论文部分内容阅读
在化石能源日益匮乏的大背景下，生物质真空裂解液化技术是近年来兴起的一种新型生物质热转化技术。该技术可以大大降低裂解气的停留时间，提高生物油的产率，同时获得副产物高品质的焦炭。该技术操作处在负压缺氧的条件下，操作安全，产品的热值高，因此受到了国内外的广泛关注。
本文选取两种典型的固体生物质废弃物秸秆和太湖蓝藻为原料，根据真空热解反应的机理设计了一套实验室适用的真空裂解装置，在该设备基础上，考察了裂解工艺条件如裂解终温，冷凝温度和系统压力等因素对产品分布的影响，为今后工业上生物质液化规模化提供参考。
针对生物质真空裂解技术发展的两个瓶颈：传热慢和除水困难对裂解条件以及粗品生物油的后处理进行了改进，本实验在物料中添加CaO适当改进了生物质的热传导，采用环己烷为带水剂对生物油进行减压蒸馏。
实验结果显示，秸秆在500℃下生物油的产率最高（压力8kpa），达到约42％，压力主要影响裂解气的停留时间，过低的压力导致停留时间短，裂解气冷凝不彻底，压力过大，裂解气深度裂解导致油相收率降低。红外和色谱分析结果显示，秸秆裂解油中低碳分子的有机组分较多，主要有甲醇、乙醇、有机酸和烷烃等物质。本文设计实验以环己烷为带水剂减压蒸馏来除去生物油中水分，环己烷的存在降低了减压蒸馏的温度，可以将温度控制在在80℃以下，避免了生物油的高温聚合，除水率达90％，同时增加了热解油的热值。CaO的存在主要有三个优点，一是可以改进生物质热解过程中的传热，其次是可以降低生物油中的含水量，三是降低裂解过程中的焦油产量，减少了后续的清洗工作。
对蓝藻的裂解目前还处在探索性的阶段，原料取自太湖的蓝藻悬浮液，进行离心干燥后得到蓝藻干粉。元素分析显示，其含碳量为45.91wt％，高于秸秆40.46wt％，但其N含量（9.81wt％）远高于秸秆（0.91wt％），预测其产品油的热值要高于秸秆；热重分析显示，蓝藻的裂解产生的挥发份比较少，因此其裂解油的产率要低于秸秆。
为了考察生物质真空裂解的经济可行性，结合实验数据，对实验室规模的裂解工艺进行了热量衡算，并对秸秆真空裂解的经济可行性进行了评估，同时对比了秸秆的制氢和发电的经济效益。