超声波与添加醇和乳化剂乳化提质热解生物油研究

生物油是生物质通过热解获得的液体产物,因其可替代传统化石燃料而具有广阔的应用前景。因粗制的生物油存在热值低、氧含量高、粘度大等不足,通过添加乳化剂和醇,同时结合超声波技术对油茶壳热解生物油进行提质改性研究。分别从超声波功率、超声波作用时间、添加醇的种类和含量等方面对生物油及其重质组分乳化提质开展研究。结果表明:加入醇类物质并结合超声波技术能有效降低生物油粘度,并提高其稳定性和热值。乳化液粘度随超声波作用时间延长或超声波的功率增加均呈现先升高后降低再升高的趋势。乳化助剂的添加在醇添加量较低的情况下,可有效增加乳化液的稳定性。重质油与醇乳化后的乳化液稳定性好,乳化液的热解曲线明显向低温区偏移。甲醇与生物油以3∶1进行乳化后,生物油粘度由32.47 mm~2/s下降到1.73 mm~2/s,热值由15.21 MJ/kg提高到19.43 MJ/kg,pH值由2.7提高到4.5,整体性质改善明显。     

热解挥发物分级冷凝初分生物油研究

设计了一种恒温分级冷凝装置,应用该装置对油茶果壳在500℃时的热解挥发物进行了分级冷凝试验,获得了165℃以上、165~120℃、120℃以下3个冷凝温度段下的分级生物油产物;分析了各组产物的热值、p H值、运动粘度后发现:前2级生物油产物的含水率得到了有效降低,高位热值均大于23 MJ/kg,比常规方法所获生物油的热值增加约44%,但运动粘度较大;随着冷凝温度的降低,各组生物油运动粘度显著下降,p H值略有提升;通过热分析曲线并结合综合燃烧特性指数分析了生物油的燃烧特性,发现利用分级冷凝所获得的初分生物油在燃烧特性上出现了比较明显的区别,其中第2级生物油在各组样品中的燃烧性能最好。试验结果表明,所设计的分级冷凝装置基本实现了热解挥发物的在线初级分离,各级产物的特性有比较明显的区别,为生物油分级冷凝装置的设计提供了参考,为分级生物油的进一步应用奠定了基础。     

油茶壳连续热解炭粉成型及其燃烧特性研究

以油茶壳炭粉为原料,纤维素和氧化淀粉为添加剂,采用万能试验机研究成型温度、成型压力、原料含水率对燃料成型品质的影响。研究发现成型温度在60～100℃时成型燃料的品质较好,成型温度提高对燃料的松弛密度影响不明显,但比能耗增加,对径向抗压强度影响与添加剂种类有关。提高成型压力,成型燃料的松弛密度、比能耗和径向抗压强度都随之增大,在6～8k N压力下成型后燃料品质较好。提高含水率对降低能耗有显著作用,但含水率过大将不利于成型,控制在15%～20%时成型燃料品质较好。对成型燃料燃烧特性研究,发现纤维素和氧化淀粉的加入能降低着火温度分别至362.5℃和324.5℃,添加氧化淀粉后燃料品质和燃烧特性最好;但添加纤维素的混合成型燃料热值降低更少且品质受成型因素影响较小。     

不同添加剂油茶壳炭粉成型性能与燃烧特性研究

以油茶壳炭粉为原料,纤维素和氧化淀粉为添加剂,采用万能试验机研究成型温度、成型压力、原料含水率对燃料成型品质的影响。研究发现,成型温度在60~100℃时成型燃料的品质较好,提高成型温度对燃料的松弛密度影响不明显,但比能耗增加,对径向抗压强度影响与添加剂种类有关。提高成型压力,成型燃料的松弛密度、比能耗和径向抗压强度都随之增大,成型压力在6~8 k N时成型燃料品质较好。提高原料含水率对降低能耗有显著作用,但原料含水率过大不利于成型,原料含水率在15%~20%时成型燃料品质较好。对成型燃料燃烧特性研究发现,纤维素和氧化淀粉的加入,着火温度能分别降低至362.5℃和324.5℃,添加氧化淀粉后燃料品质和燃烧特性最好;添加纤维素的混合成型燃料热值降低更少,且品质受成型因素影响较小。     

油茶果壳连续热解挥发物多级冷凝生物油燃烧特性

通过自主设计多级冷凝器对油茶果壳在500℃热解挥发物冷凝获得的生物油进行燃烧特性实验研究,实现了在冷凝过程中对生物油的粗分离,各级生物油的含水率得到了明显的降低,且热值显著提高。通过热重实验对生物油进行燃烧过程和燃烧特性分析可知:生物油的燃烧共分为4个阶段:第1阶段为生物油水分和低沸点组分的蒸发;第2阶段为中质组分的蒸发;第3阶段为重质组分的裂解反应,生成焦炭和气体;第4阶段为焦炭剧烈燃烧。第1级和第3级收集到的生物油可燃性能、燃尽性能和综合燃烧性能比较好,第2级生物油的3个性能最差。     

喷淋冷凝温度对生物油理化性质的影响研究

在1 kg/h的流化床热解反应器上进行松木和玉米芯的热解试验,采用喷淋冷凝的方式获得不同性质的生物油,重点考察冷凝温度对生物油理化性质的影响。试验结果表明当冷凝温度从25℃提高到75℃,松木和玉米芯热解产生的生物油收集率分别降低了23.1%和20.8%,含水率分别降低了11%和18%,而粘度分别提高了181 cSt和10 cSt,热值分别提高了6.23 MJ/kg和5.04 MJ/kg;气相色谱质谱联用分析(气质联用)表明随着冷凝温度的提高,松木热解产生的生物油中脱水糖含量大幅提高,大部分轻质组分含量降低,而玉米芯热解产生的生物油中脱水糖和酚类物质含量都有所提高,有机酸和醛酮类化合物含量降低;核磁共振碳谱分析发现提高冷凝温度后生物油中的烷基碳含量降低,而芳香碳含量提高,芳香度增大。     

添加油莎豆粉对蛋糕品质影响的研究

本文研究了添加油莎豆粉对蛋糕品质的影响,正交试验结果表明:制作添加油莎豆粉蛋糕,其品质最佳的条件为泡打粉1.6%、糖替代量15%和添加油莎豆粉量15%。方差分析表明影响蛋糕品质的显著因素是泡打粉添加量,其次是糖替代量,而油莎豆粉添加量15%以内对蛋糕品质影响最小。     

生物油/柴油乳化燃料的燃烧特性

为了研究生物油/柴油乳化燃料的燃烧特性，利用非离子表面活性剂复配，对热解生物油/柴油混合液进行了乳化，测量了乳化燃料的密度、热值、动力黏度及pH值。在SD1110型柴油机台架上进行4种不同配比的生物油/柴油乳化燃料的发动机台架试验，得出了柴油机燃用生物油/柴油乳化燃料和纯柴油的负荷特性和排放特性曲线，并且对乳化燃料和纯柴油的排放特性进行了对比。研究结果表明：生物油体积分数为20%的乳化燃料当量油耗率最低，乳化燃料CO的排放高于柴油的排放，且生物油含量越高CO排放越大，而乳化燃料的NO及碳烟的排放则优于纯柴油的排放。由于生物油/柴油乳化燃料的理化特性与柴油接近，可以作为普通柴油机的燃油使用。     

抑制常压油炸薯片用油氧化的研究

为了抑制油炸薯片用油的氧化,采用在常压油炸薯片的工艺流程中加入TBHQ与BHT两种抗氧化剂的方法,通过油炸温度、TBHQ与BHT添加量的单因素试验与L9(34)的正交试验设计,以过氧化值与羰基值作为评价指标,对常压油炸薯片后的煎炸油进行了研究,经过验证试验综合分析得出了抑制煎炸油氧化的最佳参数,即煎炸温度180℃、TBHQ添加量为0.003%、BHT添加量为0.005%。     

生物质热解油喷雾特性试验

采用相位多普勒粒子分析仪,研究生物质热解油喷雾特性,考察气液质量流量比对液滴平均直径的影响,并与0号柴油和生物油/乙醇混合燃料的喷雾特性进行对比。结果表明：生物油的索特平均直径沿着轴向距离的增加呈先减小后增大的趋势,沿着径向不断增大;随着气液质量流量比的增加,液滴的平均直径不断减小,但减小趋势变缓;柴油雾化性能最好,生物油最差,添加乙醇能增强生物油的雾化性能。利用试验数据拟合得到生物油索特平均直径的经验公式,拟合值与试验测量值吻合良好,为生物油燃烧喷嘴的设计和运行工况的优化提供了参考。     

Fe、Co、Cu改性HZSM-5催化热解制备生物油试验

采用浸渍法对HZSM-5分别进行了Fe、Co、Cu改性;通过XRD、Py-IR和BET法对改性HZSM-5进行了表征;在两段式固定床反应器上进行了生物质热解气的在线提质试验;分析了改性HZSM-5的催化提质和抗结焦性能。结果表明,Fe、Co、Cu改性负载物分布较为均匀,没有团聚成大颗粒晶体,对HZSM-5的酸性分布产生了不同的影响,同时修饰了分子筛孔道,减小了分子筛孔容;经Fe、Co、Cu改性HZSM-5催化所得精制生物油的产率为18.37%~19.03%,O质量分数为15.13%~17.23%,p H值为5.05~5.12,运动黏度为5.16~5.22 mm2/s,高位热值为34.56~36.01 MJ/kg;精制生物油中含有多种官能团,有机物种类较多,烃类物质总含量有明显升高,尤其是PAHs的含量显著升高,芳构化性能显著增强,其中,经Fe/HZSM-5和Co/HZSM-5催化提质,生物油中MAHs含量相对较高;Fe/HZSM-5和Cu/HZSM-5抗无定型焦炭的性能较强,Co/HZSM-5抗石墨型焦炭的能力大幅增强。     

La改性MCM-41在线催化提质生物油研究

选取油菜秸秆为试验原料,采用浸渍法对MCM-41分子筛进行不同负载量的La改性,利用La/MCM-41分子筛在两段式反应器上进行生物质真空热解在线催化提质制备生物油的试验研究。通过XRD、SEM、Py-IR等方法对MCM-41分子筛进行了表征分析,研究了金属La的引入对生物油有机相理化特性的影响。结果表明,经La改性后的MCM-41保持了载体高度有序的六方型结构,且La/MCM-41表面B酸和L酸的酸量进一步增强;La/MCM-41分子筛能有效降低生物油有机相中酸、醛、酮类等物质的含量,提高烃类物质的含量;当La负载量为5%时,生物油有机相产率增加到18.83%,p H值显著提高并趋向中性,有机相热值高达33.69 MJ/kg,有机相中烃类物质相对峰面积达到34.59%,且以单环芳香烃为主。     

低温等离子放电与催化剂结合方式对生物油提质的影响

为提高生物油的提质效率,在HZSM-5及Ti/HZSM-5催化的基础上引入低温等离子体技术,分析等离子体协同催化(PSC)和等离子体增强催化(PEC)等不同结合方式对精制生物油产率、理化特性、化学组成及催化剂稳定性的影响。结果表明,Ti改性和等离子体放电使精制生物油产率逐渐降低,Ti/HZSM-5(PEC)催化所得精制生物油产率较低,生物油质量分数为13. 84%,但烃类物质的分布得到明显改善;而Ti/HZSM-5(PSC)催化所得精制生物油中烃类总含量略低,但高氢碳比产物相对含量达68. 89%,理化特性较优,高位热值达到36. 52 MJ/kg; PSC方法等离子体对催化剂表面的冲击作用较强,使催化剂结焦量相对较低,Ti/HZSM-5(PSC)的结焦量较低,积分面积仅为5. 24%,催化稳定性较高。综合而言,基于Ti/HZSM-5的催化作用,PSC方法优于PEC方法。     

氧化钙催化小桐子油裂化制备燃料油试验优化

为获取氧化钙催化小桐子油裂化制备燃料油的最优工艺条件,以产率和酸值为试验指标,以反应温度、催化剂粒径和质量空速为试验因素进行3因素3水平正交试验,对试验结果进行综合平衡分析,得到最佳制备条件为:反应温度490 ℃,催化剂粒径2.5~5 mm,质量空速为1.56 h-1,在此条件下液态烃类的产率可达64.38%,产物酸值为1.3 mgKOH/g。氧化钙作为催化剂得到的液体产物酸值较低,其主要成分为烯烃、烷烃和醇类,具有良好的燃烧性能。      

变速升温对玉米秸秆热解产物特性的影响

通过玉米秸秆的变速升温及传统匀速升温热解试验,对不同热解形式下生成的生物炭、生物油及热解气进行检测分析,探究升温速率对其热解产物特性的影响。试验表明,玉米秸秆减速升温生物炭得率和热解气得率分别为29.82%和27.49%,而加速升温的产物中生物油所占比例较大。通过热重试验及气相检测,发现不同的升温设置改变了生物质热解进程。此外对非冷凝气体进行气相检测分析发现,CO、CO2先于CH4溢出,而H2的溢出浓度随着热解温度的升高而增大。对生物油主要成分的检测分析发现,减速升温所制生物油的主要成分为小分子物质,大分子有机物含量很少,而加速升温可以得到更加丰富的多环芳烃。通过对产物的对比分析发现,在相同的热解时间下,减速升温速率设置不仅可以保证热解产物中较高的生物炭得率,且热解气得率比匀速升温试验增加4.49%,生物油相得率减少4.51%,且稠环芳烃含量较少。优化升温速率设置可提高生产效率,从而为生物质热解工程中的炭气油联产提供新的思路。     

生物质热裂解生物油性质的研究进展

生物质热裂解生物油是生物质在隔绝空气的条件下,快速加热裂解,裂解蒸汽经快速冷却制得的棕褐色液体产物.生物油的物理化学性质显示了其在商业上的应用潜力,已引起了国内外的广泛关注.为此,从组成成分、含水量、含氧量、固体颗粒、灰分、酸性、腐蚀性和粘度等方面详细叙述了生物油的物理化学性质,提出了应用生物油的发展方向和推广应用生物油必须解决的问题.