【摘要】：生物質(zhì)熱解液化技術(shù)具備操作工藝簡單、反應(yīng)快、轉(zhuǎn)化率高、成本低等特點,是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ纳镔|(zhì)能轉(zhuǎn)化利用技術(shù),但其液體產(chǎn)物生物油熱值低、熱穩(wěn)定性差,難以推廣應(yīng)用,必需對其提質(zhì)改性。由于催化加氫可以顯著地減少生物油的氧含量,增大生物油的H/C比,使其中的不飽和成分得到飽和,從而使生物油的能量密度、穩(wěn)定性及揮發(fā)性大幅提高,與其他精制方法相比,精制油的品質(zhì)和收率均相對較高,所以催化加氫被認為是目前最為有效的生物油脫氧精制提質(zhì)方法,應(yīng)用前景被人們廣泛看好,也成為近幾十年來生物油提質(zhì)研究的焦點。本文針對目前生物油催化加氫精制工藝中存在設(shè)備及催化劑成本高、操作工藝復(fù)雜、催化劑炭化結(jié)焦及工藝過程不能連續(xù)等技術(shù)問題,提出了采用氣體-液體兩相放電低溫等離子體技術(shù)在常壓、低溫、無催化劑條件下加氫精制生物油的技術(shù)方案。為此,基于介質(zhì)阻擋放電原理,設(shè)計了氣體-液體兩相放電加氫反應(yīng)器,并對氣體-液體兩相放電反應(yīng)器的工作特性進行了研究,利用發(fā)射光譜診斷技術(shù),探討了氣體-液體兩相放電中電子密度的影響因素及演變規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,利用氣體-液體兩相放電低溫等離子體技術(shù)進行了生物油加氫精制提質(zhì)的試驗研究,以FT-IR與GC-MS測試結(jié)果為依據(jù),探討了生物油氣體-液體兩相放電條件下的加氫化學(xué)反應(yīng)機理。全文主要工作及內(nèi)容總結(jié)如下:(1)氣體-液體兩相放電反應(yīng)器的設(shè)計與工作特性研究�；诮橘|(zhì)阻擋放電原理,設(shè)計了氣體-液體兩相放電加氫精制提質(zhì)生物油的反應(yīng)器,考察了液體類型、液體高度、氣隙間距、氣體流量、工作電壓等工作參數(shù)對氣體-液體兩相放電負載特性的影響。研究結(jié)果表明,氣體-液體兩相放電與純氣相放電的負載特性變化趨勢相類似。在相同工作電壓下,氣體-液體兩相放電介質(zhì)等效電容Cd隨液體高度、氣隙間距的增大而減小,隨液體介電常數(shù)的增大而增大,隨氣體流量的增大先增大后減小;氣隙等效電容Cg隨液體介電常數(shù)、氣隙間距的增大而減小,隨氣體流量的增大先增大后減小;放電功率P隨液體介電常數(shù)的增大而增大,隨液體高度、氣隙間距、氣體流量的增大而減小。(2)氣體-液體兩相放電體系下氫等離子體發(fā)射光譜診斷。采用發(fā)射光譜診斷技術(shù)結(jié)合氫譜線Stark展寬計算方法,詳細考察了工作電壓、氣體流量、液體高度等因素對裝置放電發(fā)射光譜及電子密度的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,氫氦混合氣-生物油兩相界面放電時,氫發(fā)射光譜特征譜線Hα強度最高,同時氫發(fā)射光譜α特征峰強度和電子密度隨工作電壓的增加而增加,隨氣體流量、液體高度的增加而減小。(3)氣體-液體兩相放電加氫精制提質(zhì)生物油的試驗研究。采用氣體-液體兩相放電低溫等離子體技術(shù),對生物油進行了加氫精制提質(zhì)的試驗研究,系統(tǒng)探究了工作電壓、氣體流量、反應(yīng)時間對生物油加氫脫氧率、高位熱值的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,生物油的脫氧率及高位熱值,隨工作電壓、氣體流量的增大,均呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢,而隨反應(yīng)時間的增加,則呈現(xiàn)先增加后穩(wěn)定平衡的趨勢。并以脫氧率為指標(biāo),工作電壓、氣體流量、反應(yīng)時間為變量,采用響應(yīng)面法建立了工藝參數(shù)的優(yōu)化模型,獲得了氣體-液體兩相放電加氫精制提質(zhì)生物油的優(yōu)化工藝參數(shù)組合。(4)氣體-液體兩相放電加氫提質(zhì)生物油化學(xué)反應(yīng)機理。采用FT-IR及GC-MS的技術(shù)手段,對比分析生物原油和加氫精制油的成分及組成,研究結(jié)果表明,加氫精制后,生物油的醇類、醛類、酮類、酸類、酯類、酚類等含氧化合物含量降低,碳氫類物質(zhì)明顯增加,生物油的高位熱值大幅度提升,含氧率下降,理化特性顯著改善。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TK6

【參考文獻】

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本文編號：2690915