生物质快速热解制生物油及生物油精炼提质工艺研究

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1、学校代码10459学号或申请号201212232676密级硕士学位论文生物质快速热解制生物油及生物油精炼提质工艺研究作者姓名：王高恩导师姓名：孙培勤教授学科门类：工学专业名称：化学工艺培养院系：化工与能源学院完成时间：2015年3月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterAProcessStudyonFastPyrolysisofBiomassandUpgradingofBio-oilBy:GaoenWangSupervisor:Prof.PeiqinSunChem

2、icalTechnologySchoolofChemicalEngineeringandEnergyMarch,2015学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研宂作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：‘L曰期:vipi月4曰学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使

3、用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：^々日期:>丨鹿访也摘要摘要作为农业大国，我国生物质资源非常丰富，生物质经快速热解转化为运输燃料，是生物质作为替代能源的一个重要发展方向，受到越来越多人的关注，具有很好的研究

4、前景。虽然之前生物质快速热解方面已经有过许多研究，但大多数只是停留在局部的研究，并没有对整体的工艺进行讨论。本文运用ASPENPLUS流程模拟软件，对生物质快速热解制生物油以及生物油的精炼提质整体流程进行建模分析，进行物料和能量衡算，并对其中的一些操作参数优化分析，为工艺的可行性论证和工业放大过程提供理论指导。本文建立生物质快速热解制生物油的流程模型，包括：原料的预处理、快速热解、焦炭和不冷凝气体的燃烧三个部分。通过对日处理2000t玉米秸秆的快速热解制生物油工厂各工段进行模拟，结果表明，整个过程各种形式的能耗为468.73×109J/h

5、，能量产出为531.6×109J/h，能量产出大于能量消耗；将能量折算成标准煤用量后可知，生产1kg生物油的能耗相当于0.7588kg标准煤，同时产出的能量相当于0.8606kg标准煤；焦炭的燃烧量为总量的86%时，可以满足过程的能量需求。选用生物油的催化加氢、加氢裂解及产品回收和天然气重整制氢三个工艺模拟生物油的精炼提质过程。首先，选择水、丁烯酸、对苯二酚、糠醛、羟基丙酮、纤维二糖、左旋葡聚糖、二苯并呋喃以及二甲氧基二苯乙烯等化合物代表生物油，经催化加氢过程后各组分产率分别为：加氢油41.39%，水52.73%，小分子气体5.88%，与

6、文献结果对比，基本符合实际生产情况；然后对得到的加氢油进一步加氢裂解，回收到汽油组分的产品8540kg/h，柴油组分的产品10907kg/h，产率分别为41.68%和53.23%；将能量折算成标准煤用量后可知，以初步生物油为原料生产1kg的汽柴油的能耗相当于0.4319kg标准煤。最后，对天然气重整制氢过程建模分析，对重整反应器的温度、压力和水碳比进行优化，结果表明当温度720℃，压力20bar，H2O/C=3时，系统效率达到最优，能耗折算成标准煤用量后可知，以天然气为原料生产1kg氢气产品的能耗相当于5.59kg标准煤。此外，本文还建立

7、了锅炉-蒸汽轮机热电联产系统的简单模型来进行系统的I摘要能量回收，利用过程中的废水、废气生成蒸汽和发电，提高了整个过程的经济性，计算可知能够生产48239.73KW的电能。综合以上各模型，本文对生物质快速热解转化为运输燃料的工艺进行物料衡算和有效能量汇总。发现日处理2000t玉米秸秆的快速热解制生物油工厂，每吨干生物质可生产汽油组分102kg，生产柴油组分131kg，单位能量的生物质和天然气生产汽柴油的能量效率为46.47%。关键词：生物质快速热解催化加氢重整制氢ASPENPLUSIIAbstractAbstractChinaisanag

8、riculturalcountrywithabundantbiomassresources,productionoftransportationfuelsfrombiomassviafastp