项目名称: 生物质与原位吸附生物油共热解过程中易结焦组分转化机理研究

项目编号: No.21506008

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 有机化学

项目作者: 黄勇

作者单位: 北京化工大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 生物油的提质及应用受其中多聚糖、低聚糖及酚类等易结焦组分的限制。研究发现使用逆流移动床强化热解中生物质与原位吸附生物油共热解行为,可在无外加催化剂及氢气条件下完全脱除生物油中易结焦组分。但该过程中易结焦组分转化机理及其在其它热解体系中的集成仍有待研究。本项目将使用GC-MS、GC×GC-TOF和FT-ICR MS等多种分析技术对生物油进行全组分分析,利用原位红外技术对热解过程中半焦官能团进行表征,根据分析结果选择易结焦组分及半焦模型物并展开研究,初步提出易结焦组分转化机理;然后通过合理简化生物质与原位吸附生物油共热解过程,借助套管式丝网多段反应器详细考察生物油与无挥发份半焦相互作用,对上述转化机理进行进一步验证和完善;项目最后将以易结焦组分转化机理指导富产油热解系统的优化,使生物油收率和品位同时达到最佳值。本项目的研究可促进生物质新型热解技术的开发,具有重要的理论意义和实用价值。

中文关键词: 生物质;生物油;共热解;易结焦组分;半焦

英文摘要: The utilization of bio-oil is limited mainly due to the presence of coking components, such as polymeric or oligomeric sugars and phenols. It is reported that such coking components can be removed completely without hydrogen and catalyst in a countercurrent moving bed reactor, in which the co-pyrolysis of biomass and in-situ adsorbed bio-oil is maximized. However, the conversion mechanism of the coking components during the co-pyrolysis and its applicability to other pyrolysis systems are unclear and need to be further studied. In this project, a preliminary conversion mechanism will be proposed by the studies on co-pyrolysis of bio-oil and char models, which are selected based on comprehensive analyses of bio-oil by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), two-dimensional gas chromatography with time-of-flight mass spectrometry (GC×GC-TOF), and Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR MS) and characterization of char with in-situ infrared spectrometry (In-situ IR). A simplified co-pyrolysis process, which avoids the influence of self-pyrolysis of biomass, is designed by employing bio-oil and tar-free chars from different temperatures and investigated with a thimble wire-mesh multi-stage reactor to further improve the proposed mechanism. Finally, both yield and quality of bio-oil from oil-rich pyrolysis systems (e.g. fluidized bed pyrolysis unit) will be optimized by intensifying the co-pyrolysis of biomass and adsorbed bio-oil on a basis of understanding the conversion mechanism. The study will provide scientific and technical supports for the development of novel biomass pyrolysis technologies.

英文关键词: Biomass;Bio-oil;Co-pyrolysis;Coking component;Char

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