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木质纤维素类生物质热裂解制取生物油的基础研究

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登记号:G20200399

所属行业:科学研究和技术服务业

学科分类:生物学;

关键词: 动力学 生物油 木质纤维素类生物质 热裂解 热蒸汽过滤器

绿色分类:生物质能源回收利用;

  • 基本信息
成果名称: 木质纤维素类生物质热裂解制取生物油的基础研究
成果登记号: G20200399 学科分类: 生物学;
绿色分类: 生物质能源回收利用; 项目关键词: 动力学  生物油  木质纤维素类生物质  热裂解  热蒸汽过滤器
推荐单位:

上海交通大学

成果所处阶段: 成熟应用阶段
合作方式: 面洽, 成果所属行业: 科学研究和技术服务业
国家/地区: 中国 知识产权: 学术成果
简介: 点击查看

本项目属于生物质能源工程领域。近年来,我国液体燃料供应远不能满足社会发展需求,石油进口的对外依存度已达70%。通过生物质热裂解可将木质纤维素类生物质转化为生物油,可缓解我国液体燃料短缺问题,改善生态环境。自2003年,本项目在国家自然科学基金、“863”计划、“十二五”科技支撑计划等课题资助下,解析木质纤维素生物质热裂解动力学机理,通过热蒸汽过滤器和多级冷凝方法降低生物油中的固体颗粒含量、实现生物油的初步分离,从而改善生物油品质,并且,提出生物油水蒸气催化重整制氢的生物油提质新方法。主要学术贡献如下:(1)提出新的分布活化能模型和迭代线性等转化率方法解析生物质热裂解动力学机理:针对生物质热裂解动力学过程的复杂性,提出三平行分布活化能模型,得到生物质组分的热裂解呈现不同的活化能分布,提出确定生物质组分含量的动力学方法;考虑温度对频率因子的影响,提出一个新的分布活化能模型,可更准确地描述生物质热裂解动力学过程;提出迭代线性等转化率动力学方法,可快速准确求解生物质热裂解有效活化能。国际热分析与量热学动力学分会主席Vyazovkin S.教授认为迭代线性等转化率方法“可求得更准确的活化能数值”。(2)提出物理法提升生物质热裂解生物油品质的新方法:针对传统热裂解工艺制取的生物油固含量高、稳定性差的缺点,提出物理法提升生物油品质的新方法。在流化床热裂解反应系统内采用热蒸汽过滤器、多级冷凝系统及静电捕集技术,使松木屑和甜高粱茎秆残渣热裂解所得生物油固含量从0.69 wt.%降低到0.28 wt.%,实现生物油初步分离,第二、三、四级冷凝系统得到的生物油含水量分别降至7.82,7.45和7.35 wt.%,生物油品质和稳定性得到很大提升。各级冷凝器得到的生物油粘温关系可采用Arrhenius关系式描述。英国University of Nortingham的AndresenJ.教授认为本项目提出的热蒸汽过滤器和多级冷凝方法“可以成功地降低生物油的灰分和生物炭含量”。建立了具有年产生物燃油万吨级能力的示范工程。(3)提出生物油水蒸气催化重整制氢的生物油提质新方法:为拓展生物油的应用,提出采用水蒸气催化重整对高含水量生物油进行提质制取氢气的新方法。在固定床反应器中,3种温度下,稻壳热裂解生物油的Ni基催化重整制氢获得的氢气摩尔分数在55.8%-61.3%之间,并且在较高温度下产生更多的氢。添加额外水分时,制氢效率最高可达45.33%。并探讨了积炭行为对制氢效率的影响。

姓名: 刘荣厚 性别:
出生日期: 2020-05-27 08:00:00.0 职务:
国籍(地区): 中国 联系地址: 上海市闵行区东川路800号上海交通大学农业与生物学院
电子邮件: liurhou@sjtu.edu.cn
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