生物质热解制备生物油及生物油品质评价研究

摘要

生物质快速热解技术能够生产出具有替代化石燃料潜力和化工应用前景的液体产物--生物油，因此这项技术受到了广泛关注。本文先后在热重分析仪、管式炉热解装置和喷动流化床热解装置上从不同层面开展了生物质热解制取生物油的研究，并探索了生物油品质评价的方法。
　　木质纤维素类生物质的热解过程可以描述为四个高斯拟合峰的叠加，分别对应水分析出、半纤维素、纤维素和木质素的热解。与松木屑生物油相比，蓝藻生物油具有较高的热值和含氮量。为了保证品质，蓝藻热解应在温和的温度(500℃)下进行。反应温度对稻壳各种酚类产物的表观产率产生了不同的影响，由文献和实验结果推测了稻壳热解酚类产物的生成与转化途径。稻壳和稻秆生物油总产率以及水溶性有机物产率的峰值均在460℃下取得。采用喷动流化态、较高的加料速率以及较小的颗粒尺寸能够获得更高的生物油水溶性有机物产率。生物油水溶相和水不溶相在性质和成分上存在较大差异。与石英砂相比，使用红砖、石灰石和白云石作床料能够获得较高产率和热值的水溶性有机物。钙镁类矿石降低了有机酸含量，增加了小分子化合物的产出。由于促进了单分子与双分子脱羧反应，白云石具有较高的脱除乙酸效率(约36％)。提高反应温度，降低质量空速以及减小颗粒尺寸可以进一步提高其脱除乙酸能力。通过聚类分析将数据集中生物油的品质划分为7个等级。在此基础上，采用判别分析确定新样本的类群归属情况，从而实现了对新样本品质的评估。