生物質(zhì)快速熱解制生物油及生物油精煉提質(zhì)工藝研究.pdf

1、作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，我國(guó)生物質(zhì)資源非常豐富，生物質(zhì)經(jīng)快速熱解轉(zhuǎn)化為運(yùn)輸燃料，是生物質(zhì)作為替代能源的一個(gè)重要發(fā)展方向，受到越來越多人的關(guān)注，具有很好的研究前景。雖然之前生物質(zhì)快速熱解方面已經(jīng)有過許多研究，但大多數(shù)只是停留在局部的研究，并沒有對(duì)整體的工藝進(jìn)行討論。
　　本文運(yùn)用ASPEN PLUS流程模擬軟件，對(duì)生物質(zhì)快速熱解制生物油以及生物油的精煉提質(zhì)整體流程進(jìn)行建模分析，進(jìn)行物料和能量衡算，并對(duì)其中的一些操作參數(shù)優(yōu)化分析，為工藝的可行性

2、論證和工業(yè)放大過程提供理論指導(dǎo)。
　　本文建立生物質(zhì)快速熱解制生物油的流程模型，包括：原料的預(yù)處理、快速熱解、焦炭和不冷凝氣體的燃燒三個(gè)部分。通過對(duì)日處理2000 t玉米秸稈的快速熱解制生物油工廠各工段進(jìn)行模擬，結(jié)果表明，整個(gè)過程各種形式的能耗為468.73×109 J/h，能量產(chǎn)出為531.6×109 J/h，能量產(chǎn)出大于能量消耗；將能量折算成標(biāo)準(zhǔn)煤用量后可知，生產(chǎn)1 kg生物油的能耗相當(dāng)于0.7588 kg標(biāo)準(zhǔn)煤，同時(shí)產(chǎn)出的能

3、量相當(dāng)于0.8606 kg標(biāo)準(zhǔn)煤；焦炭的燃燒量為總量的86％時(shí)，可以滿足過程的能量需求。
　　選用生物油的催化加氫、加氫裂解及產(chǎn)品回收和天然氣重整制氫三個(gè)工藝模擬生物油的精煉提質(zhì)過程。首先，選擇水、丁烯酸、對(duì)苯二酚、糠醛、羥基丙酮、纖維二糖、左旋葡聚糖、二苯并呋喃以及二甲氧基二苯乙烯等化合物代表生物油，經(jīng)催化加氫過程后各組分產(chǎn)率分別為：加氫油41.39%，水52.73%，小分子氣體5.88%，與文獻(xiàn)結(jié)果對(duì)比，基本符合實(shí)際生產(chǎn)情況；

4、然后對(duì)得到的加氫油進(jìn)一步加氫裂解，回收到汽油組分的產(chǎn)品8540 kg/h，柴油組分的產(chǎn)品10907 kg/h，產(chǎn)率分別為41.68%和53.23%；將能量折算成標(biāo)準(zhǔn)煤用量后可知，以初步生物油為原料生產(chǎn)1 kg的汽柴油的能耗相當(dāng)于0.4319 kg標(biāo)準(zhǔn)煤。
　　最后，對(duì)天然氣重整制氫過程建模分析，對(duì)重整反應(yīng)器的溫度、壓力和水碳比進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明當(dāng)溫度720℃，壓力20 bar，H2O/C=3時(shí)，系統(tǒng)效率達(dá)到最優(yōu)，能耗折算成標(biāo)準(zhǔn)煤用

5、量后可知，以天然氣為原料生產(chǎn)1 kg氫氣產(chǎn)品的能耗相當(dāng)于5.59 kg標(biāo)準(zhǔn)煤。
　　此外，本文還建立了鍋爐-蒸汽輪機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單模型來進(jìn)行系統(tǒng)的能量回收，利用過程中的廢水、廢氣生成蒸汽和發(fā)電，提高了整個(gè)過程的經(jīng)濟(jì)性，計(jì)算可知能夠生產(chǎn)48239.73 KW的電能。
　　綜合以上各模型，本文對(duì)生物質(zhì)快速熱解轉(zhuǎn)化為運(yùn)輸燃料的工藝進(jìn)行物料衡算和有效能量匯總。發(fā)現(xiàn)日處理2000 t玉米秸稈的快速熱解制生物油工廠，每噸干生物質(zhì)可生