由于化石能源不可再生且燃燒污染嚴重,生物質能的應用技術越發(fā)成為研究熱點。本文以樟子松為生物質原料,針對生物質轉化為液體燃料的兩種方案:生物質快速熱解催化加氫提質制油方案和生物質快速熱解超臨界乙醇提質制油方案,構建了能量-(?)-能值分析的遞進層次性分析體系,對兩種方案進行了評價研究,為生物質轉化過程的優(yōu)化和發(fā)展方向提供了理論指引。首先,本文基于Aspen Plus軟件,建立系統(tǒng)仿真模型,并基于仿真得到的熱力學參數,對系統(tǒng)進行能量分析,結果表明:超臨界乙醇提質方案的總能量投入大于催化加氫提質方案的總能量投入,催化加氫提質方案所制取高品位生物油的熱值高于超臨界乙醇提質方案所制取高品位生物油的熱值,催化加氫提質方案全系統(tǒng)的能量效率為34.57%,小于超臨界乙醇提質方案全系統(tǒng)的能量效率39.06%,但超臨界乙醇提質方案需額外通入大量乙醇,工藝優(yōu)化的方向在于減小乙醇的投入量;然后,本文對兩種提質方案進行了(?)分析,基于仿真得到的熱力學參數計算,將全系統(tǒng)劃分為熱解系統(tǒng)、重整系統(tǒng)和提質系統(tǒng)三個子系統(tǒng),發(fā)現兩種方案熱解系統(tǒng)的(?)效率相同,均為57.99%,但超臨界乙醇提質方案重整系統(tǒng)和提質系統(tǒng)的(?)效率均大于催化加氫提質方案,超臨界乙醇提質方案和催化加氫提質方案全系統(tǒng)的(?)效率分別為36.05%、30.74%;兩種方案均是熱解系統(tǒng)的(?)損比例最大,提質系統(tǒng)次之。以溫度、壓力和水油比作為影響因素,對生物油餾出份水蒸氣重整過程進行了敏感性分析,發(fā)現當溫度為700℃,壓力為13.9MPa,水油比為10時,重整系統(tǒng)(?)效率達到峰值64.32%。接著,本文對兩種提質方案進行了能值分析,明確了能值的投入產出結構,計算了能值指標,并與另外四種生物質能利用方案對比,結果表明:兩種提質方案的人類社會投入均占主導,其中又以工業(yè)水和肥料的投入占比最大,但超臨界乙醇提質方案中乙醇投入也占很大比例,其優(yōu)化方向更側重于調整工藝,制取乙醇;生產等量燃料,超臨界乙醇提質方案消耗的太陽能更少,效率更高,但在人類社會投入及總投入方面,催化加氫提質方案少于超臨界乙醇提質方案,且催化加氫提質方案的系統(tǒng)可再生率更高,對環(huán)境的壓力更小,工藝更受環(huán)境支持;催化加氫提質方案和超臨界乙醇提質方案的可持續(xù)發(fā)展系數分別為0.96、0.59,其他四種方案的可持續(xù)發(fā)展系數均在0.5以下,說明催化加氫提質方案的可持續(xù)發(fā)展性高于超臨界乙醇提質方案。最后,本文選取生物質氣化合成乙醇工藝與超臨界乙醇提質方案耦合,構建優(yōu)化方案,組成三種提質方案,進行能值分析,并與其余幾種生物質能利用方案對比,結果表明:三種提質方案的能值產出率與其余幾種方案相近,但三種提質方案的系統(tǒng)可再生率更高,環(huán)境負載率更低,對環(huán)境壓力更小,可持續(xù)性更好;三種提質方案中,催化加氫提質方案的綜合競爭力最強,優(yōu)化方案次之,超臨界乙醇提質方案最差,說明添加耦合工藝提升了超臨界乙醇提質方案的綜合競爭力。
【學位單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TE667

【參考文獻】

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本文編號：2810669