【摘 要】
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化石能源具有不可再生性,石油的低储量、高消费形势使石油资源的短缺问题日益严重。生物质作为唯一可再生碳源,被认为是一种清洁的可再生能源。通过快速热解可将低能量密度的生物质转化为高能量密度的生物油,实现了对生物质资源的最大利用,也让储藏运输更加便捷。将生物油与重油共催化裂化可以高效地利用生物油,为生物质的处理开辟合理的路径,缓解石油催化裂化原料短缺的问题,具有很好的经济和环境效益。本文首先对生物质流化
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化石能源具有不可再生性,石油的低储量、高消费形势使石油资源的短缺问题日益严重。生物质作为唯一可再生碳源,被认为是一种清洁的可再生能源。通过快速热解可将低能量密度的生物质转化为高能量密度的生物油,实现了对生物质资源的最大利用,也让储藏运输更加便捷。将生物油与重油共催化裂化可以高效地利用生物油,为生物质的处理开辟合理的路径,缓解石油催化裂化原料短缺的问题,具有很好的经济和环境效益。本文首先对生物质流化床快速热解过程进行计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）模拟,将CFD模拟结果与实验数据对比验证所建立的CFD模型,然后探究了在673 K、723 K、773 K、823 K、873 K、923 K、973 K、1023 K、1073 K九个热解温度下生物质热解产物的产率变化。模拟结果显示在823 K时,生物油产率最高,因此以该数据为基础构建Aspen Plus热解反应模型。通过构建Aspen Plus模型,建立了包括生物质预处理、流化床快速热解反应器、反应产物分离冷凝等模块的生物质快速热解过程流程模拟,将823 K的CFD热解模拟结果输入流化床快速热解反应器,得到Aspen Plus中的产率结果与流化床热解的CFD模拟结果基本吻合,很好地验证了Aspen Plus热解模型的准确性。将通过快速热解制得的生物油与重油进行10/90和20/80掺比的共催化裂化,模拟结果分别与重油催化裂化模拟结果对比,得出不同掺比下产物的产率变化特点:当10%生物油与90%重油掺炼,所得馏分产率与重油催化裂化分馏基本一样,没有明显差别;在20%生物油与80%重油掺炼时,除油浆产率明显增大,其他馏分物产率都减小。最后,在GREET软件平台上建立了生物质快速热及生物油与重油共处理的全生命周期模型,得到过程中不可再生净能耗和温室气体CO2的净排放量。
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