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生物质能
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生物质液体燃料技术


(1)生物质水解制取液体燃料技术研究

     研究包括生物质气相及液相水解机理、动力学及技术研究,生物质基乙酰丙酸酯化机理及技术研究,生物质水解残渣燃烧机理及技术研究,生物质基液体燃料理化特性及配方、燃烧动力学、排放规律研究。

(a)应用基础研究

     深入探索生物质气相水解机理,建立气相水解试验装置,摸索气相水解条件,减少设备腐蚀,提高糠醛产率;利用本实验室综合热分析仪进行生物质气相水解动力学研究,通过气相水解动力学实验考察,测定反应中纤维素、半纤维素转化率与时间的关系;利用均相反应动力学模型方程与缩核反应模型方程对实验数据进行拟合,取得拟合方程,为气相水解研究提供基础数据。

     深入探索生物质气相水解机理,建立液相水解试验装置,摸索水解条件,提高乙酰丙酸产率。对不同生物质物理化学特性和反应条件对生物质水解过程及水解产物影响的研究,探明生物质水解机理,建立理论模型;酸催化水解在不同反应条件下的多相流动、传热、传质与化学反应特性的研究,建立相应的数学模型,为生物质液化系统的工程放大提供理论依据;生物质中各组分的转化特性及其反应条件的研究;乙酰丙酸的选控催化重组,研究目标产物的控制方法、催化剂体系的制备和评价、工艺条件优化,建立选控催化重组的转化模型。

研究不同催化剂合成乙酰丙酸乙酯的工艺,考察原料醇酸的摩尔比、催化剂用量、带水剂用量、反应时间等因素对转化率的影响,得到原料乙酰丙酸完全转化的适宜反应条件;对不同催化剂条件下进行动力学测试,得出动力学方程;比较各催化剂催化活性与稳定性。

(b)应用技术工艺研究

     依据反应动力学研究结果,建立气相水解中试装置,通过试验,积累试验数据,探索气相水解的最佳工艺条件;研究以不同秸秆为原料的气相水解工艺反应条件,控制副反应进程,提高原料中的半纤维素转化为糠醛的转化率;研究控制水解反应的气相水解保证条件,保持整个反应过程在酸的露点以上进行,避免和减少设备腐蚀问题。

研究生物质液相水解产物的品位提升方法、化学成分分离机理及产物分离技术。进行高效生物质水解工艺的优化设计,提高乙酰丙酸产率及副产品的回收率。

     完成了1000t/y生物质水解生产乙酰丙酸联产糠醛工艺、乙酰丙酸酯化工艺中试装置的建设及运行。

     建立酯化反应试验装置,进行酯化试验,取得最佳酯化条件。

     研究水解后剩余物的处理方法及其燃烧特性,研发高效的专用燃烧设备,开发出高效合理的燃烧供热方案及工艺设备,将水解残渣用于水解生产供热,实现生物质原料的完全利用。

     进行替代柴油燃料的方案要求对实验台架进行了优化改造,建立完整的生物质柴油替代燃料实验室评价体系,并进行试验研究。

(2)生物质气化合成液体燃料技术研究

     研究包括生物质定向气化机理及技术研究、生物质燃气焦油裂解机理及动力学研究、生物质燃气催化重整机理及技术研究、生物质燃气合成醇醚燃料催化剂特性及配制研究。

(a)应用基础研究

     研究流化床和气流床相耦合的生物质复合气化工艺,探索气化条件分区优化控制条件,研究气化炉对不同原料的适应性,以及炉内添加剂对气体产率和质量的影响;研究生物质气合成液体燃料的反应条件,建立合成过程的数理模型及动力方程;研究高活性、长寿命的催化剂;研究生物质燃气合成液体燃料的热力学、动力学、一步法工艺。

(b)应用工艺技术研究

     通过深入的机理研究及实验,建成从热解气化、焦油定向裂解、催化重整、准一步法合成液体燃料的综合实验装置。进行低成本生物质热解制气技术以及定向高效生物质燃气重整和焦油催化裂解技术的研究;对“准一步法”合成醇醚工艺技术进行系统研究,完成焦油裂解、合成气重整及准“一步法”合成二甲醚系列催化剂的优化制备技术;研究分析生物质基液体燃料的生命周期能耗、温室气体排放及经济性指标,建立适合我国国情的生物质基液体燃料生命周期能源消耗、环境排放与经济性分析模型。



生物质气相水解联产糠醛中试装置



生物质气相水解试验装置


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