生物質(zhì)專題ppt課件(已修改)
2025-05-24 12:32 本頁面
【正文】 第六節(jié) 生物油的組成、特性與應(yīng)用 一、生物油組成成分 生物油是含氧量極高的復(fù)雜有機成分的混合物，這些混合物主要是 — 些分子量大的有機物，其化合物種類有數(shù)百種之多，從屬于數(shù)個化學(xué)類別，幾乎包括諸如醚、配、醛、酮、酚、有機酸、醇等所有種類的含氧有機物。不同生物質(zhì)的牛物油在主要成分的相對含量基本相同，在所有生物油中，苯酚、蒽、萘和一些酸的含量相對較大。 熱解液體組分包括兩相：水相，含有多種低分子量有機金屬－氧化合物；非水相，包含許多不溶性高分子量有機化合物，尤其是芳環(huán)化合物。該相稱為生物油或焦油，有重要的應(yīng)用價值。水相中乙酸、甲酵和丙酮的含量比非水相中要高。 浙江大學(xué)王樹榮等運用 GCMS分析方法對500℃ 時由水曲柳制取的生物油進行分析，發(fā)現(xiàn)糠醛、二甲氧基苯酚、 2— 甲氧基、 4— 甲基苯酚等物質(zhì)的含量比較多。 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)對在 485℃ 制取的玉米稈生物油進行的 GCMS分析發(fā)現(xiàn)，其中含量最多的有機物質(zhì)分別為甲酸、甲苯、甲基已基醚等．由于生物油成分的復(fù)雜性，直接分析法很難得到詳盡的分析結(jié)果。 更好的方法是先將生物油分離，再對各個部分進行詳細的分析，由于生物油中組分的親水性各不相同，一個普遍采用的方法是將生物油通過水洗分為水相 (60％～ 80％ )和油相兩個部分，其中水相包括水以及纖維素、半纖維素以及部分木質(zhì)素裂解得到的所有水溶性物質(zhì)，油相主要是高分子的木質(zhì)素裂解物。 華東理工大學(xué)顏涌捷等采用氣相色譜、氣相色譜 — 質(zhì)譜、核磁共振等現(xiàn)代分析測試技術(shù)，對生物質(zhì)快速熱解得到的水相和油相部分分別進行了分析，發(fā)現(xiàn)水相主要含有水 (％ )、乙酸 (％ )和羥基丙酮 (％ )，油相采用正庚烷萃取，其中可溶部分采用柱層析分離再用GCMS分析，分析發(fā)現(xiàn)其中主要是酚類物質(zhì)，不溶部分采用 NMR技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)其中氧基碳的含量較高。 大連理工大學(xué)徐紹平等對自由落下床快速熱解杏核生物油進行了萃取 — 柱層析分離分析，從中分離出瀝青烯、酸性餾分、 C1餾分、 C2餾分、 C3餾分和酚類化合物，從而檢測出各類有價值的有機化合物達 38種之多。 二、生物油的理化性質(zhì) 熱解油通常是照色到暗紅、棕色，取決于其化學(xué)組成和碳微粒的存在。密度約為 1200 kg／ m3，高于燃料油，也大大高于原生物質(zhì)，粘度為 25cP到 1000 cP ，取決于水的含量。由于大量的含氧化合物的存在、它是有極性的，不能與碳氫燃料相混。氮含量比石油少；不含金屬和硫化物。生物質(zhì)降解的產(chǎn)物含有有機酸 (如甲酸和乙酸 )， pH約為 2～ 4。儲存容器要用防酸材料如不銹鋼和聚烯烴材料。 液體燃料的生物油特點：可以代替常規(guī)燃料應(yīng)用于鍋爐、內(nèi)燃機和渦輪機上；含水率為 25%時熱值為 17MJ／ kg，相當(dāng)于汽油／柴油燃料熱值的 40%；不能和烴類燃料混合；不如化石燃料穩(wěn)定；在使用前需進行性能測定。 1．水分 生物油中的水分來源主要是原料中水分和熱解過程生物質(zhì)發(fā)生縮合或縮聚反應(yīng)所生成的水分，由于生物質(zhì)原料在正常風(fēng)干或低于水的沸點溫度下進行干燥，一般只能去除生物質(zhì)中的外在水，生物質(zhì)中的內(nèi)在水分和熱解過程生成的水分最后都留在生物油中，故生物油中正常的水分含量約為 15％～ 25％。 水分含量過大的不利影響： 降低熱值，一般生物油的熱值約為 16～ 18 MJ／ kg， 不超過 19 MJ／ kg， 僅為柴油的五分之二 (40～ 42 MJ／ kg)； 安定性變差，過多的水分容易使生物油的水相和油相發(fā)生分離，影響其安定性； 點火困難且燃燒速率和火焰溫度降低，由于水蒸氣蒸發(fā)需要消耗大量的氣化潛熱，并且水蒸氣也會稀釋可燃揮發(fā)分的濃度，使得生物油應(yīng)用于內(nèi)燃機時，著火延遲期明顯長于汽油、柴油等燃料； 煙炱排放增多，由于水分的存在使得生物油燃燒速率降低，因而生物油中以及燃燒過程中生成的一些固體顆粒就難以燃盡． 水分對生物油的應(yīng)用的有利影響： 降低粘度，從而有利于生物油的霧化； 減少 NOx的排放。燃燒過程產(chǎn)生的 NOx主要有三種類型，即溫度型 NOx，、 燃料型 NOx和快速燃燒型 NOx， 其中溫度對 NOx的形成有著非常重要的影響。 水分的存在一方面降低了燃燒溫度，另一方面也使得溫度場較為均勻，從而都有利于減少 Nx的生成。 2．熱值 燃料的熱值是指 l kg燃料完全燃燒后，再冷卻至原始基準溫度時釋放出的全部熱量， 熱值可分為高位熱值和低位熱值兩種，其差別在于水蒸氣的氣化潛熱。生物油的高位熱值可用氧彈法測定。 生物油的低位熱值可以根據(jù)生物油中的氫元素含量進行換算 LHV＝ HHV－ H％ (％ ) (kJ／ kg) 不同原料和工藝制取的生物油中的水分含量差別很大，因此測量出的熱值差別也很大，如上海交通大學(xué)劉榮厚等采用旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器制取的木屑生物油的低位熱值為 MJ／ kg， 華東理工大學(xué)顏涌捷等采用快速流化床制取的木屑生物油油相的高位熱值為 MJ／ kg。 如果根據(jù)水分含量計算出生物油干基 (無水 )熱值，計算結(jié)果則較為相似，如安徽理工大學(xué)陳明強等利用導(dǎo)向噴動床制取的木屑生物油干基熱值為 MJ／ kg， 浙江大學(xué)王樹榮等在流化床反應(yīng)器上以水曲柳、杉木、花梨木和稻稈制取的生物油的干基熱值分別為 、 、 MJ／ kg， 芬蘭 VTT的 Oasmma等根據(jù)不同原料的生物油的熱值測定總結(jié)出，硬木和軟木制取的生物油干基熱值分別為 19～ 22MJ／ kg和 18 ～ 21MJ／ kg。 3．粘度 粘度是燃油輸送和霧化的
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