目前,由于煤、石油和天然氣等化石能源儲(chǔ)量的日益減少,以及它們?nèi)紵髸?huì)產(chǎn)生CO₂、SO₂、NOx等污染物,帶來(lái)了巨大的環(huán)境問(wèn)題。生物質(zhì)以其資源的豐富性和使用的清潔性,受到了人們的重視。生物質(zhì)熱裂解是在隔絕氧氣的情況下加熱生物質(zhì),使之產(chǎn)生熱分解,形成生物油、生物炭、氣體產(chǎn)物的過(guò)程。生物質(zhì)熱裂解產(chǎn)物生物油具有具有碳排放為零、能量密度高、可再生性等優(yōu)點(diǎn)。開(kāi)展生物質(zhì)熱裂解裝置中熱蒸汽過(guò)濾器（HVF）溫度對(duì)生物油特性的影響研究,對(duì)改善生物油品質(zhì)、改善生物油穩(wěn)定性具有十分重要的理論和實(shí)踐意義。本文首先開(kāi)展了生物質(zhì)喂入率為1-5kg/h的生物質(zhì)熱裂解流化床反應(yīng)器和旋風(fēng)分離器在冷態(tài)下的數(shù)值模擬研究。描述了流化床流化過(guò)程和旋風(fēng)分離器分離過(guò)程,以數(shù)值模擬的優(yōu)化結(jié)果為基礎(chǔ),進(jìn)一步設(shè)計(jì)和研制了一套帶二次儀表自動(dòng)控制的移動(dòng)式生物質(zhì)熱裂解制取生物油裝置。針對(duì)生物油特性不穩(wěn)定、易老化的問(wèn)題,開(kāi)展了松木屑快速熱裂解過(guò)程中HVF不同溫度對(duì)熱裂解產(chǎn)物的質(zhì)量平衡和能量平衡的研究。并開(kāi)展了熱蒸汽過(guò)濾器溫度對(duì)松木屑熱裂解生物油的物理化學(xué)特性、化學(xué)組成和反應(yīng)機(jī)理影響的研究。最后,開(kāi)展了熱... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
項(xiàng)目資助
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 生物質(zhì)組成及理化特性
    1.2 熱裂解原理
    1.3 熱裂解分類(lèi)
    1.4 熱裂解反應(yīng)器
    1.5 熱裂解過(guò)程研究
        1.5.1 不同溫度下的熱裂解產(chǎn)物
        1.5.2 熱裂解產(chǎn)物氣固分離
        1.5.3 熱裂解過(guò)程能量平衡
    1.6 熱裂解過(guò)程數(shù)值模擬與反應(yīng)器設(shè)計(jì)
    1.7 生物油的應(yīng)用前景及所面臨的困難
        1.7.1 生物油的用途
        1.7.2 生物油的環(huán)境效益
        1.7.3 生物油應(yīng)用面臨的困難
    1.8 常用生物油分析測(cè)試方法
        1.8.1 生物油物理特性測(cè)試方法
        1.8.2 生物油化學(xué)特性測(cè)試方法
    1.9 提高生物油穩(wěn)定性的方法
        1.9.1 使用熱蒸汽過(guò)濾器
        1.9.2 添加有機(jī)溶劑
        1.9.3 催化提質(zhì)
    1.10 研究意義、技術(shù)路線(xiàn)及研究?jī)?nèi)容
第二章 流化床反應(yīng)器生物質(zhì)快速熱裂解制取生物油裝置設(shè)計(jì)
    2.1 引言
    2.2 生物質(zhì)熱裂解流化床數(shù)值模擬
        2.2.1 相關(guān)理論
        2.2.2 具體實(shí)施方法
        2.2.3 幾何模型的建立
        2.2.4 流化床反應(yīng)器數(shù)值模擬結(jié)果
    2.3 旋風(fēng)分離器數(shù)值模擬研究
        2.3.1 研究目的
        2.3.2 數(shù)學(xué)模型
        2.3.3 模型參數(shù)設(shè)置
        2.3.4 幾何模型的建立
        2.3.5 旋風(fēng)分離器數(shù)值模擬結(jié)果
    2.4 流化床反應(yīng)器生物質(zhì)熱裂解制取生物油裝置研制
        2.4.1 裝置設(shè)計(jì)
        2.4.2 裝置組成與結(jié)構(gòu)
    2.5 試運(yùn)行實(shí)驗(yàn)
        2.5.1 試運(yùn)行實(shí)驗(yàn)材料與方法
        2.5.2 試運(yùn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    2.6 本章小結(jié)
第三章 熱蒸汽過(guò)濾器溫度對(duì)松木屑熱裂解產(chǎn)物特性的影響
    3.1 引言
    3.2 材料與方法
        3.2.1 生物質(zhì)原料
        3.2.2 快速熱裂解系統(tǒng)
        3.2.3 熱裂解實(shí)驗(yàn)條件
        3.2.4 熱裂解產(chǎn)物特性測(cè)試方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 熱裂解產(chǎn)物特性分析
        3.3.2 生物油元素分析
        3.3.3 生物油ICP分析
        3.3.4 生物油灰分和固含量分析
        3.3.5 生物油高位熱值分析
        3.3.6 生物油密度分析
        3.3.7 生物油pH值分析
        3.3.8 生物油黏度分析
        3.3.9 生物油快速老化試驗(yàn)
        3.3.10 生物油各特性之間的關(guān)系
        3.3.11 不可冷凝氣體組分分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 熱蒸汽過(guò)濾器溫度對(duì)生物油產(chǎn)率和能量平衡的影響
    4.1 引言
    4.2 材料與方法
        4.2.1 熱解實(shí)驗(yàn)條件與測(cè)試方法
        4.2.2 產(chǎn)率的計(jì)算
    4.3 HVF溫度對(duì)生物油產(chǎn)率的影響
        4.3.1 快速熱裂解產(chǎn)物產(chǎn)率
        4.3.2 HVF溫度對(duì)不同冷凝器生物油產(chǎn)率的影響
        4.3.3 生物油水分含量分布
        4.3.4 HVF溫度對(duì)于生物油有機(jī)相及水相產(chǎn)率的影響
        4.3.5 生物油有機(jī)相和熱裂解水相產(chǎn)率之間關(guān)系
    4.4 HVF溫度對(duì)能量平衡的影響
        4.4.1 可回收能量潛力
        4.4.2 能量回收率
        4.4.3 能量消耗率
        4.4.4 理論能量效率
        4.4.5 實(shí)際能量效率
    4.5 本章小結(jié)
第五章 生物油高分辨率定量核磁共振分析
    5.1 引言
    5.2 材料與方法
1H NMR分析">    5.3 生物油高分辨率定量¹H NMR分析
1H NMR譜圖、歸屬及分類(lèi)">        5.3.1 生物油高分辨率定量¹H NMR譜圖、歸屬及分類(lèi)
        5.3.2 HVF溫度對(duì)羰基氫、芳香氫、糖環(huán)氫和烴類(lèi)氫相對(duì)含量的影響
        5.3.3 HVF溫度對(duì)芳香氫的相對(duì)含量的影響
        5.3.4 HVF溫度對(duì)糖環(huán)氫的相對(duì)含量的影響
        5.3.5 HVF溫度對(duì)鏈狀烴類(lèi)氫相對(duì)含量的影響
        5.3.6 HVF溫度對(duì)生物油終端烴類(lèi)氫與芳香氫關(guān)系的影響
        5.3.7 生物油中終端烴類(lèi)氫/芳香氫比值與黏度之間的關(guān)系
    5.4 生物油高分辨率定量13C核磁共振分析
13C NMR譜圖、歸屬及分類(lèi)">        5.4.1 生物油定量¹³C NMR譜圖、歸屬及分類(lèi)
        5.4.2 HVF溫度與生物油羰基碳、芳香碳、糖環(huán)碳和脂肪碳相對(duì)含量之間的關(guān)系
        5.4.3 HVF溫度對(duì)芳香碳相對(duì)含量的影響
        5.4.4 HVF溫度對(duì)糖環(huán)碳相對(duì)含量的影響
        5.4.5 HVF溫度對(duì)脂肪碳相對(duì)含量的影響
        5.4.6 HVF溫度對(duì)鏈狀烴類(lèi)碳各組分相對(duì)含量的影響
1H NMR與¹³C NMR結(jié)果比較">    5.5 高分辨率定量¹H NMR與¹³C NMR結(jié)果比較
    5.6 本章小結(jié)
第六章 生物油化學(xué)組成及熱裂解蒸汽反應(yīng)機(jī)理
    6.1 引言
    6.2 材料與方法
        6.2.1 熱裂解實(shí)驗(yàn)方法
        6.2.2 元素分析
        6.2.3 傅里葉紅外分析（FT-IR）
        6.2.4 全二維氣相色譜-飛行質(zhì)譜聯(lián)用（GC×GC-TOFMS）
        6.2.5 凝膠滲透色譜（GPC）分析
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 生物油元素分析
        6.3.2 HVF溫度對(duì)生物油元素組成的影響
        6.3.3 松木屑生物油FT-IR分析
        6.3.4 GC×GC-TOFMS
        6.3.5 凝膠滲透色譜（GPC）
        6.3.6 松木屑生物油結(jié)構(gòu)參數(shù)
        6.3.7 HVF中熱裂解蒸汽化學(xué)反應(yīng)機(jī)理
    6.4 本章小結(jié)
第七章 不同添加劑對(duì)熱蒸汽過(guò)濾器松木屑生物油長(zhǎng)期儲(chǔ)存穩(wěn)定性的影響
    7.1 引言
    7.2 材料與方法
        7.2.1 實(shí)驗(yàn)方法
        7.2.2 生物油測(cè)試
    7.3 結(jié)果與討論
        7.3.1 添加劑對(duì)生物油特性的影響
        7.3.2 GC×GC-TOFMS分析
        7.3.3 傅里葉變換紅外光譜分析（FT-IR）
        7.3.4 凝膠滲透色譜分析
        7.3.5 松木屑生物油的老化反應(yīng)機(jī)理
    7.4 本章小結(jié)
第八章 全文總結(jié)、創(chuàng)新點(diǎn)及展望
    8.1 主要研究結(jié)論
    8.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    8.3 后續(xù)工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文



本文編號(hào)：3038998