【摘 要】
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随着全球气候逐渐变暖,化石能源不断变少,开发可再生新能源已成为人类社会发展必须考虑的重大问题。生物质能源作为一种有意义的环境解决方案已得到广泛关注,具有储量大、分布广的特点,兼具传统化石能源和其他新能源的优势,有望成为代替传统化石能源的新型能源。据研究结果显示,生物质能占世界总能源的14%,在未来全球近1/3的运输燃料可由生物质和其他废料供应。廉价和环保的特性使生物质有望成为发展中国家一次能源原料
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随着全球气候逐渐变暖,化石能源不断变少,开发可再生新能源已成为人类社会发展必须考虑的重大问题。生物质能源作为一种有意义的环境解决方案已得到广泛关注,具有储量大、分布广的特点,兼具传统化石能源和其他新能源的优势,有望成为代替传统化石能源的新型能源。据研究结果显示,生物质能占世界总能源的14%,在未来全球近1/3的运输燃料可由生物质和其他废料供应。廉价和环保的特性使生物质有望成为发展中国家一次能源原料的主要来源。催化热解是一种热化学转化技术,它提供了一种商业上可行的途径,可以从多种生物质原料中生产生物油。本文利用农业废弃物松子壳,通过催化松子壳热解气工艺实现松子壳中生物质能的回收和利用。本课题对催化松子壳热解气工艺流程中的催化温度（500～800°C）、催化压强（0.1～0.6MPa）和催化剂种类（Ni/HZSM-5和Ni-Co/HZSM-5催化剂）进行优化。通过研究产物得率、生物油理化性质和合成气理化性质,分析常压催化和加压催化反应机理的不同之处,确定了常压和加压条件下的最优工艺流程。并与前人研究对比,分析催化松子壳热解气工艺的催化效果,进行催化生物质热解气与催化生物油工艺的对比分析。研究结果表明,常压催化下催化松子壳热解气最佳工艺流程为:松子壳与催化剂的质量比为10:1,热解温度为500°C,催化剂为Ni-Co/HZSM-5,催化温度为650°C。经分析发现催化后产物的总能量得率高达98.78%,生物油和合成气的热值分别为33.92 MJ/kg和18.97MJ/m3。加压催化下催化松子壳热解气最佳工艺流程为:松子壳与催化剂的质量比为10:1,热解温度为500°C,催化剂为Ni-Co/HZSM-5,催化温度为500°C,催化压强为0.6 MPa。经计算发现催化后产物的总能量得率高达99.38%,生物油和合成气的热值分别为34.63 MJ/kg和20.34 MJ/m3。通过与前人研究对比发现,松子壳生物油中酚类化合物的含量较高,而Ni/HZSM-5催化剂对酚类化合物的选择性较高,所以Ni/HZSM-5催化剂适用于催化松子壳热解气。同时,Co的加入也增强了C-O键的裂解,促进了酚类化合物的加氢脱氧反应,致使Ni-Co/HZSM-5催化剂的催化效果优于Ni/HZSM-5。另外,从对比分析催化松子壳生物油和催化松子壳热解气工艺来看,催化松子壳热解气可以使热解阶段产生的H2、CO和CH4,参与催化阶段的加成和烷基化反应,导致催化松子壳热解气产生的生物油的理化性质优于催化松子壳生物油工艺,这是两种工艺的本质区别。综上所述,催化生物质热解气优于催化生物油工艺。
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