了得網工業技術_生物油制備技術與應用

內容簡介

生物質快速熱解技術由於具有工藝過程短、原料適應性強、反應迅速、轉化率高、易於工業化等諸多優點而備受人們的廣泛關注。作者基於多年的研究積累編寫了本書，全書構成了一套完整的生物質熱解與生物油制備的技術體繫。共分八章，章講述我國的能源形勢和生物質能特點，第二章講述生物質的組成、結構和性質，第三章講述生物質的熱解原理，第四章講述生物油制備技術，第五章講述生物油的組成和性質，第六章講述生物油的品質改良與燃燒應用，第七章講述生物油的分離與精制，第八章講述生物油水蒸氣重整制氫。

本書可以作為高等學校和科研院所相關專業的研究生和高年級本科生的教材使用，也可以作為生物質能領域工程技術人員的參考資料使用。

章緒論1

節能源及其分類1

第二節我國的能源形勢2

第三節生物質能及其特點4

一、光合作用與生物質能4

二、生物質能的特點與意義7

第四節我國的生物質能資源9
章緒論1

節能源及其分類1

第二節我國的能源形勢2

第三節生物質能及其特點4

一、光合作用與生物質能4

二、生物質能的特點與意義7

第四節我國的生物質能資源9

一、農作物秸稈9

二、其他生物質能資源11

第五節生物質能源轉換技術12

一、成型燃料技術13

二、直接燃燒技術13

三、氣化技術14

四、熱解液化技術14

五、沼氣技術14

六、燃料乙醇技術14

七、生物柴油技術14

參考文獻15

第二章生物質的組成、結構與性質16

節生物質的組成和結構16

一、碳水化合物16

二、纖維素17

三、半纖維素18

四、木質素18

五、澱粉19

六、蛋白質19

七、提取物19

八、灰分20

第二節素分析20

一、素20

素21

素21

素22

五素22

第三節生物質工業分析23

一、生物質中的水分23

二、生物質中的灰分24

三、生物質中的揮發分25

四、生物質中的固定碳25

五、分析結果的表示方法和基準換算25

第四節生物質的物理性質26

一、生物質的密度26

二、堆積角、內摩擦角和滑落角27

三、炭的機械強度28

四、生物質的比表面積28

五、生物質的比熱和導熱繫數29

第五節生物質的燃燒特性29

一、生物質的燃燒29

二、生物質的發熱量30

三、生物質燃料的化學當量比31

參考文獻33

第三章生物質的熱解原理34

節木質纖維素的熱解34

一、纖維素的熱解34

二、半纖維素的熱解36

三、木質素的熱解37

第二節生物質的熱解機理38

一、從生物質組成成分分析38

二、從反應進程分析39

三、從物質、能量的傳遞分析40

第三節生物質熱解影響因素分析41

一、反應條件的影響41

二、原料特性的影響46

參考文獻49

第四章生物油制備技術51

節概述51

第二節生物質原料預處理51

一、破碎預處理51

二、干燥預處理53

第三節生物質進料繫統59

一、螺旋進料繫統概述59

二、螺旋進料繫統的動力學分析60

三、螺旋進料器的設計62

第四節熱解液化反應器63

一、流化床式熱解反應器63

二、非流化床式熱解反應器66

三、典型熱解反應器的設計計算68

第五節熱解產物氣固分離72

一、概述72

二、旋風分離器73

三、過濾式除塵器75

四、氣固分離裝置的發展趨勢77

第六節熱解氣冷凝與生物油收集77

一、熱解氣的組成77

二、熱解氣的冷卻與冷凝78

三、噴霧降膜冷凝的機理79

參考文獻83

第五章生物油的組成、結構與性質85

節生物油的化學組成85

一、素組成85

二、生物油組分分析85

三、生物油的平均分子量88

四、生物油的蒸餾特性88

五、生物油的乳化特性89

第二節生物油的理化性質89

一、含水量90

二、熱值91

三、黏度和流變特性91

四、閃點、凝點和濁點92

五、固體顆粒和灰分93

六、著火特性94

七、密度94

八、表面張力95

九、毒性95

第三節生物油的腐蝕特性96

一、腐蝕特性測量方法96

二、生物油腐蝕速率97

三、腐蝕前後金素組成98

四、腐蝕前後金屬表面有機物的存在形式99

五、腐蝕前後金屬表素的存在形式100

第四節生物油的潤滑特性101

一、潤滑性能實驗101

二、不同生物油試樣及其添加助劑後的潤滑性分析102

三、生物油及其與柴油乳化油的潤滑性分析104

第五節生物油的微生物降解特性107

一、生物油的降解性能107

二、生物油的微生物降解107

三、生物油降解的評價107

參考文獻109

第六章生物油品質改良與燃燒應用111

節生物油的老化111

一、概述111

二、生物油的老化機理111

三、生物油的過激老化實驗112

第二節生物油品質改良114

一、添加輕質醇類114

二、鈣基改性生物油115

第三節生物油的熱重特性117

一、熱分析技術簡介117

二、動力學分析方法118

三、生物油的熱解和燃燒特性119

四、生物油乙醇混合燃料的熱重特性121

五、鈣基改性生物油的熱重特性122

第四節生物油霧化燃燒124

一、概述124

二、生物油霧化特性126

三、生物油的燃燒機理128

四、生物油霧化燃燒試驗技術129

第五節生物油燃燒數值模擬133

一、數理模型134

二、鍋爐燃燒數值模擬135

三、窯爐燃燒數值模擬137

第六節生物油的燃燒應用141

一、共燃141

二、直接燃燒141

三、混合燃燒143

參考文獻144

第七章生物油分離與精制148

節生物油的高效分離148

一、甘油輔助蒸餾148

二、有機溶劑萃取150

三、短程分級分餾155

第二節生物油乳化157

一、乳化原理與技術157

二、乳化油燃料特性160

第三節生物油催化加氫164

一、硫化Co?Mo、Ni?Mo催化劑165

二、貴金屬催化劑催化加氫165

三、兩步催化加氫166

四、在線催化加氫166

五、原位加氫精制生物油167

六、金屬絡合物均相催化精制生物油168

七、生物油輕質組分催化加氫168

第四節生物油催化裂解170

一、沸石分子篩類催化劑170

二、熱解氣在線催化裂解174

第五節精制生物油的應用175

一、內燃機燃料175

二、制備化學品176

參考文獻179

第八章生物油水蒸氣重整制氫183

節生物油水蒸氣重整制氫催化劑183

一、概述183

二、生物油水蒸氣重整制氫催化劑的制備184

三、生物油水蒸氣重整制氫催化劑的表征184

第二節生物油水蒸氣重整制氫反應器185

一、固定床催化重整制氫185

二、流化床催化重整制氫187

第三節生物油水蒸氣重整制氫技術和反應機理188

一、生物油水蒸氣重整制氫反應過程188

二、生物油水蒸氣催化重整制氫工藝189

三、生物油低溫電催化重整制氫工藝190

第四節生物油模型化合物催化重整制氫192

一、乙醇催化重整制氫192

二、乙酸水蒸氣重整制氫195

三、乙二醇重整制氫196

四、丙三醇重整制氫198

五、其他生物油模型化合物水蒸氣重整制氫199

第五節生物油水蒸氣重整制氫應用200

一、生物油水蒸氣重整合成氣制甲醇200

二、生物油水蒸氣重整合成氣制低碳混合醇201

三、生物油水蒸氣重整合成氣制費?托液體燃料203

四、生物油水蒸氣重整制氫在制備直接還原鐵中應用205

參考文獻205

在線試讀

能源是人類社會賴以生存和發展的重要物質基礎。縱觀人類社會發展的歷史，人類文明的每一次重大進步都伴隨著能源的改進和更替。

改革開放以來,隨著我國經濟和社會的快速發展，我國能源消耗平均以6?9%的年增長率快速增長，現已成為世界上大能源生產國和第二大能源消費國。2010年,我國一次能源生產總量和消費總量分別為29?6億噸標煤和32?5億噸標煤。與此同時，2010年我國二氧化碳排放總量達70餘億噸，居世界首位。但另一方面，我國人均能源資源擁有量在世界上卻處於較低水平，其中煤炭資源人均擁有量相當於世界平均水平的50%，石油和天然氣的人均資源量僅為世界平均水平的5%～6%。因此，在我國大力研究和推廣應用包括生物質能在內的各種可再生能源，意義十分重大。

生物質能本質上是綠色植物通過光合作用轉換和儲存下來的太陽能，也是一種具有碳源的可再生能源。我國生物質資源十分豐富，主要有各種農作物秸稈、薪柴和森林廢棄物、能源植物、工業有機廢棄物和生活有機垃圾等。采用快速熱解等現代生物煉制技術將這些生物質資源轉化為液體燃料和化學品，既可以減少石油等化石資源的消耗，又能夠在保護生態環境的同時，開拓新的經濟增長點和促進美好鄉村的建設。

生物質快速熱解技術因具有工藝過程短、原料適應性強、反應迅速、轉化率高、易於工業化等諸多優點而備受人們的廣泛關注。為進一步推動該項技術的研究與應用，編著者基於多年的研究積累編寫了本書。全書內容共分八章，分別講述我國的能源形勢和生物質能特點，生物質的組成、結構和性質，生物質的熱解原理，生物油制備技術，生物油的組成和性質，生物油的品質改良與燃燒應用，生物油的分離與精制，以及生物油水蒸氣重整制氫等。

全書較好地構成了一套完整的生物質熱解與生物油制備的技術體繫。因此，本書可以作為高等院校和科研院所相關專業的研究生和高年級本科生的教材，也可以作為生物質能領域工程技術人員的參考資料。

本書由朱錫鋒主要編寫，李文志和李全新參與編寫。其中，朱錫鋒編寫章至第六章，李文志編寫第七章，李全新編寫第八章，後由朱錫鋒統稿。能源是人類社會賴以生存和發展的重要物質基礎。縱觀人類社會發展的歷史，人類文明的每一次重大進步都伴隨著能源的改進和更替。

改革開放以來,隨著我國經濟和社會的快速發展，我國能源消耗平均以6?9%的年增長率快速增長，現已成為世界上大能源生產國和第二大能源消費國。2010年,我國一次能源生產總量和消費總量分別為29?6億噸標煤和32?5億噸標煤。與此同時，2010年我國二氧化碳排放總量達70餘億噸，居世界首位。但另一方面，我國人均能源資源擁有量在世界上卻處於較低水平，其中煤炭資源人均擁有量相當於世界平均水平的50%，石油和天然氣的人均資源量僅為世界平均水平的5%～6%。因此，在我國大力研究和推廣應用包括生物質能在內的各種可再生能源，意義十分重大。

生物質能本質上是綠色植物通過光合作用轉換和儲存下來的太陽能，也是一種具有碳源的可再生能源。我國生物質資源十分豐富，主要有各種農作物秸稈、薪柴和森林廢棄物、能源植物、工業有機廢棄物和生活有機垃圾等。采用快速熱解等現代生物煉制技術將這些生物質資源轉化為液體燃料和化學品，既可以減少石油等化石資源的消耗，又能夠在保護生態環境的同時，開拓新的經濟增長點和促進美好鄉村的建設。

生物質快速熱解技術因具有工藝過程短、原料適應性強、反應迅速、轉化率高、易於工業化等諸多優點而備受人們的廣泛關注。為進一步推動該項技術的研究與應用，編著者基於多年的研究積累編寫了本書。全書內容共分八章，分別講述我國的能源形勢和生物質能特點，生物質的組成、結構和性質，生物質的熱解原理，生物油制備技術，生物油的組成和性質，生物油的品質改良與燃燒應用，生物油的分離與精制，以及生物油水蒸氣重整制氫等。

全書較好地構成了一套完整的生物質熱解與生物油制備的技術體繫。因此，本書可以作為高等院校和科研院所相關專業的研究生和高年級本科生的教材，也可以作為生物質能領域工程技術人員的參考資料。

本書由朱錫鋒主要編寫，李文志和李全新參與編寫。其中，朱錫鋒編寫章至第六章，李文志編寫第七章，李全新編寫第八章，後由朱錫鋒統稿。

在本書的編寫過程中，編著者廣泛參考了國內外已出版和發表的有關資料。在此，對本書所借鋻的研究成果的完成者表示衷心的感謝！

中國科學技術大學生物質潔淨能源實驗室的很多老師和研究生對於本書的編寫給予了大力支持和熱情幫助，尤其是朱清時院士和郭慶祥教授長久以來一直給予我導師般的關愛和支持,在此謹向他們表示衷心地感謝和誠摯的謝意!

本書研究成果是在過去10餘年時間內持續不斷攻關取得的，研究工作得到了國家973計劃（2007CB210203）、國家863計劃（2012AA051803）、國家科技支撐計劃（2007BAD34B02）、國家自然科學基金（50576091、50876099和50930006）、中科院知識創新工程和中科院重點部署項目等科學基金的寶貴資助。本書在編寫和出版過程中獲得了同行專家和化學工業出版社的很多鼓勵和幫助，在此一並致以深深的謝意！

限於編著者水平，書中難免存在不足之處，懇請讀者不吝賜教。

朱錫鋒2013年5月

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