生物質(zhì)熱解油作為一種可再生的清潔能源,已逐步受到人們的關(guān)注。但由于生物質(zhì)熱裂解油含水量高、酸性強(qiáng),不宜直接作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料使用,因此必須對(duì)生物質(zhì)熱裂解油預(yù)處理、精制來改善燃油品質(zhì)。本文以木屑生物質(zhì)熱解油為原料,采用二氯甲烷對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理,然后通過催化酯化工藝對(duì)粗制生物質(zhì)熱解油精制處理獲得提質(zhì)生物油,并通過合適的測(cè)量或計(jì)算方法對(duì)提質(zhì)前后生物質(zhì)熱解油的理化特性進(jìn)行分析�；跓嶂胤治鰞x對(duì)提質(zhì)前后生物質(zhì)熱解油進(jìn)行燃燒動(dòng)力學(xué)分析,考察樣品的揮發(fā)氧化、燃燒性能,并以186FA柴油機(jī)為試驗(yàn)樣機(jī),考察柴油機(jī)燃用提質(zhì)生物質(zhì)熱解油的有效熱效率、氣缸壓力、燃燒放熱率和排放性能。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)采用控制變量法探究生物質(zhì)熱裂解油催化酯化反應(yīng)中的最佳的溫度、催化劑量和油醇比等反應(yīng)條件。以100ml生物質(zhì)熱解油為樣品,反應(yīng)時(shí)間為30min,得出酯化溫度為50°C、催化劑的量為8g,油醇比2:1時(shí),催化酯化效果最佳。同時(shí),采用氣質(zhì)聯(lián)用儀對(duì)提質(zhì)前后生物質(zhì)熱解油的組分進(jìn)行分析,可知經(jīng)催化酯化后酸類、酚類和大分子醚類分別下降了85.8%、18.1%和36.6%,同時(shí)酯類、酮類分別上升了82.4%和31.0%。(2)采用合適的測(cè)量方法或經(jīng)驗(yàn)公式,測(cè)量或計(jì)算得到提質(zhì)前后生物質(zhì)熱解油和混合燃料(B5、B10和B15)等燃料的十六烷值、低熱值和粘度等理化特性參數(shù)數(shù)值。與生物質(zhì)熱解原油相比,提質(zhì)生物質(zhì)熱解油的低熱值提高了14.5%,粘度和十六烷值均有所改善。(3)基于熱重試驗(yàn)考察提質(zhì)前后生物質(zhì)熱解油在氧氣氛圍下的揮發(fā)氧化及燃燒特性,計(jì)算與分析了酯化前后生物質(zhì)熱解油的燃燒動(dòng)力學(xué)。結(jié)果表明,由于生物質(zhì)熱解原油含水量略高,使得生物質(zhì)熱解原油的起始失重溫度提前了6.1°C。盡管如此,提質(zhì)生物質(zhì)熱解油的終了失重溫度比生物質(zhì)熱解原油提前5.3°C。在生物質(zhì)熱解油的失水干燥階段,生物質(zhì)熱解原油的活化能小于提質(zhì)生物質(zhì)熱解油,而在慢速分解、快速燃燒和碳化階段,提質(zhì)生物質(zhì)熱解油的活化能小于生物質(zhì)熱解原油,綜合整個(gè)氧化燃燒過程,提質(zhì)生物油盡管在初始揮發(fā)階段略緩,但在實(shí)質(zhì)性氧化階段比生物質(zhì)熱解油更易著火燃燒。(4)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=3600 r·min~(-1)同一負(fù)荷工況下,隨著生物質(zhì)熱解油的添加,燃用Diesel、B5、B10和B15的有效熱效率逐漸降低。在100%負(fù)荷工況下,與Diesel相比,燃用B5、B10和B15的有效熱效率下降了0.9%、1.8%和2.9%,而在25%負(fù)荷工況下則分別下降了2.9%、7.6%和9.7%。在100%負(fù)荷工況下,由于生物質(zhì)熱解油的含氧較高及燃油中大分子組分不完全燃燒,使得缸內(nèi)溫度下降,與Diesel相比,燃用混合燃料B5、B10和B15的缸內(nèi)最高爆發(fā)壓力分別降低了1.8%、4.1%和5.3%,且依次滯后約2°CA、3°CA和5°CA;由于滯燃期內(nèi)形成了更多混合氣,與Diesel相比,燃用混合燃料B5、B10和B15瞬時(shí)放熱率峰值分別升高了9.1%、16.8%和21.2%。(5)在柴油機(jī)上對(duì)比研究Diesel、B5、B10及B15的排放性能。研究表明,在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=3600 r·min~(-1)下,與Diesel相比,隨著生物質(zhì)熱解油比例的增加,燃用混合燃料B5、B10、B15的HC、CO和碳煙排放依次惡化。然而生物質(zhì)熱解油高含氧量及含有不易燃燒的重質(zhì)大分子組分,燃料燃燒速度及缸內(nèi)溫度降低,因此燃用B5、B10、B15的NO_x的排放濃度逐步下降。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK6
【部分圖文】：

圖 2.1 粗制生物質(zhì)熱解油和油相Fig.2.1 Crude biomass pyrolysis oil and oil phase的催化酯化離子交換樹脂作為酯化催化劑，其在出廠時(shí)多為其進(jìn)行活性轉(zhuǎn)型處理。首先進(jìn)行水洗，將樹脂裝進(jìn)行沖洗直至無色，結(jié)束水洗。其次進(jìn)行酸處量為強(qiáng)酸陽離子樹脂體積的 2.5 倍，酸洗完成后至出水的 PH 值為 5 左右為止。再次進(jìn)行堿處理過樹脂，用水沖洗，直至出水的 PH 值為 9 為止理，方法與上述相同，用水沖洗，直至出水的用。工藝進(jìn)行生物質(zhì)熱解油精制處理，主要裝置見圖

度計(jì) （2）攪拌器 （3）回流冷凝管 （4）三口燒瓶 （圖 2.2 生物質(zhì)熱解油催化酯化試驗(yàn)裝置.2.2 Devices for the catalytic esterification of biomass pyrolys油催化酯化的主要方程式如下所示：+CH3COOH=CH3CH2OOCCH3+H2O 物質(zhì)熱解油經(jīng)不同反應(yīng)條件精制處理后產(chǎn)物的 PH度是乙酸酯化反應(yīng)的關(guān)鍵因素。本文選取 3 個(gè)不進(jìn)行生物質(zhì)熱解油催化酯化精制工藝的優(yōu)化確定50°C 和 60°C，油醇體積比設(shè)置為 1:1、2:1 和 3:1，。當(dāng)油醇比、催化劑一定時(shí)，過高的反應(yīng)溫度一方使粗油粘度上升，從而影響其流動(dòng)性，而反應(yīng)溫。由表 2.2 可知，當(dāng)反應(yīng)溫度為 40°C、50°C 和 分別為 5.3、5.6 和 5.4，選取反應(yīng)溫度 50°C 最佳。

圖 2.3 氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀 Integrated instruments of gas chromatography/mass spec90GC/5973NMSD 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀對(duì)生物。以二氯甲烷為溶劑，萃取和稀釋生物質(zhì)熱解油，GC 色譜柱條件為：采用 HP-5 毛細(xì)管色譜柱溫度為 250°C，溶劑延遲時(shí)間為 6.8min。質(zhì)譜分別設(shè)置為 230 和 250°C，電離方式選定為 EI 30-500m/z，掃描時(shí)間設(shè)定為 1s。升溫程序設(shè)定，然后以 20°C /min 的升溫速率升至 100°C，再以最后以 10°C /min 的升溫速率升至 230°C 并保
【參考文獻(xiàn)】

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