论文部分内容阅读
由农林废弃物快速热解得到的生物油是一种清洁可再生的新能源，它的应用受到广泛的关注。但是，由于热敏性强、含水量高、腐蚀性强和稳定性差等特性，生物油规模化应用受到限制，因此有必要对其品质进行提升。本文围绕高品质燃料用油，提出基于组分分离的生物油加醇稳定精制路线，制备了性质稳定的乳化混合燃料，并测试了该燃料在柴油发动机上的燃烧性能。
论文比较了乙醚、乙酸乙酯和二氯甲烷三种有机溶剂对生物油的萃取效果，确定乙醚为最佳萃取溶剂。利用乙醚分别对生物油a(BOa)和生物油b(BOb)进行萃取，萃取产物分别称为乙醚可溶物a(ESa)和乙醚可溶物b(ESb)。结果表明:两种原油经萃取后热值均有较大提高，达到20MJ/kg左右，提高了近40％;含水量均有较大降低，达到12％左右，降低了近60％;pH均有轻微降低，降至3.1左右;粘度变化相差较大，BOa的粘度由3.9mm2/s降到3.5mm2/s，BOb的粘度由98mm2/s降到35mm2/s。从化学组成看，乙醚可溶物保持了生物原油的大部分组成成分，包括羧酸类、醛类、酮类和酚类等，同时去除了高分子组分，如糖类组分。乙醚萃取能够实现生物油组分的初级分离和品质的初步提升。
通过向催化剂中添加La3+进行催化剂的改良，确定了最佳的La3+负载量为5％。在初步分离的基础上对乙醚可溶物(ES)进行加醇稳定反应。实验表明，ES最佳的加醇稳定反应条件是反应温度为80℃，催化剂与乙醚可溶物质量比为5％，乙醇与乙醚可溶物质量比为0.4。ESa和ESb经过加醇稳定以后，热值均提高到22MJ/kg以上;含水率较ES均有轻微的提高，达到13％左右，增加的水分来源于酯化和羰基缩合反应产生的水分;pH均升到5.5，ESa和ESb粘度变化差异较大，ESa粘度由3.6mm2/s降为2.1mm2/s，ESa粘度由35mm2/s降为16mm2/s。
利用超声波反应器制备了性质稳定的乳化混合燃料并测试了混合燃料在柴油发动机上的燃烧性能。实验结果表明:乳化混合燃料最佳的制备条件为:精制生物油:柴油:乳化剂体积比为10∶30∶5，超声作用时间20min，乳化温度为50℃，超声电功率为540W。乳化混和燃料的节油效果明显，节油率可达23％;热效率可达44％。在乳化混合燃料的烟气排放中，NOx、碳烟和CxHy的排放量均低于柴油，而CO的排放量高于柴油。
制定了生物油的质量评价指标，在此基础上运用模糊数学的基本理论建立了生物油的品质综合评价的模型，选取四种不同生物油进行评价。评价结果表明:模糊评价法应用于生物油的品质评价中具有较好的合理性。