俞宁 作品数:15 被引量:85 H指数:7 供职机构: 江苏大学汽车与交通工程学院 更多>> 发文基金: 江苏省自然科学基金 国家自然科学基金 江苏省重点实验室开放基金 更多>> 相关领域: 动力工程及工程热物理 化学工程 农业科学 更多>>
响应面法优化油菜秸秆真空热解液化工艺及生物油分析1 被引量:3 2015年 以油菜秸秆为原料,采用真空热解系统进行了制取生物油的中心组合实验研究,以热解终温、体系压力和升温速率为实验因子,生物油产率为实验指标,利用响应面法(RSM)对制备生物油的工艺参数进行了优化,并对在最优条件下制取的生物油进行了理化特性和化学组成分析。研究结果表明,热解终温、体系压力和升温速率对生物油产率有显著影响,热解终温和升温速率之间的交互作用显著;获得最佳热解液化工艺条件为:热解终温490.0℃、体系压力5.0 k Pa、升温速率20.0℃·min-1,在此条件下,生物油产率可达41.65%。与预测值42.00%较为接近。油菜秸秆真空热解所得生物油的含水量为33.85%,热值为18.65 MJ·kg-1,常温下的运动黏度为4.16 mm2·s-1,密度和p H值分别为1.14g·cm·3和2.32;生物油成分较为复杂,其中多种有机物可被进一步提取用作化工原料;生物油中羧酸、醛、酮类等腐蚀性和不稳定组分含量较高,需对其进一步精制,以提高其稳定性。 樊永胜 蔡忆昔 李小华 张蓉仙 尹海云 俞宁关键词:热裂解 生物油 响应面法 基于GRNN的生物质真空热解液化过程优化研究 2014年 以油菜秸秆为原料,采用真空热解系统进行了制取生物油的正交试验研究,基于广义回归神经网络(GRNN)原理,建立了以热解终温、体系压力、升温速率和保温时间为输入变量,生物油产率和能量转化率为输出变量的预测模型,并以生物油产率和能量转化率为目标开展了系统参数的优化,对优化结果进行了试验验证。研究结果表明,经训练后的GRNN预测模型输出的生物油产率和能量转化率的预测值与试验值吻合较好;当热解终温为486.8℃、体系压力为5.0 kPa、升温速率为18.1℃/min、保温时间为55.0 min时,最高生物油产率和能量转化率分别为43.6%和35.5%。经试验验证,优化结果较为精确。 樊永胜 蔡忆昔 李小华 赵卫东 俞宁关键词:GRNN 生物质 真空热解 基于TGA的生物质热解特性及动力学研究 为优化生物质热解工艺过程,研究了常见农林生物质的热解特性及其动力学参数的分布规律.利用热重分析仪对4种农林生物质的热解失重行为进行了试验研究,采用热解特性指数P对生物质的热解特性进行了综合评价,使用Coats-Redfe... 樊永胜 蔡忆昔 李小华 赵卫东 俞宁关键词:生物质 热解特性 动力学参数 文献传递 油菜秸秆真空热解蒸气在线催化提质研究 被引量:15 2014年 以HZSM-5分子筛为催化剂,在两段式反应器上对油菜秸秆真空热解产生的蒸气进行了在线催化提质研究。考察了催化温度、催化剂用量和HZSM-5硅铝比对产物产率的影响;并以油相产物产率为指标,采用响应面法对工艺参数进行了优化,并对在最优条件下制取的油相和水相产物进行了理化特性分析。研究结果表明,催化温度、催化剂用量和硅铝比对产物产率影响显著;获得最高油相产率的工艺参数为:催化温度为491.0℃、催化剂用量为33.2 g(生物质与催化剂质量比为0.301)、硅铝比为53,此时,油相产率达9.80%,与预测值9.90%较为接近;油相产物的H/C摩尔比、p H值和高位热值分别为1.518、5.15和33.80 MJ/kg,可用作动力机械燃料;水相产物(干基)的H/C摩尔比和高位热值分别为1.269和29.69 MJ/kg,同样具有较高的燃料品质。 樊永胜 蔡忆昔 李小华 俞宁 尹海云关键词:油菜秸秆 热解 催化 响应面法 生物油 HZSM-5分子筛催化热裂解油菜秸秆制取精制生物油 被引量:19 2014年 为了探究分子筛催化剂对精制生物油理化特性的影响和在线催化提质机理,HZSM-5分子筛在固定床反应器上对油菜秸秆真空热解产生的热解蒸气进行在线催化提质试验,研究了催化剂质量、催化剂硅铝比和催化温度等参数对精制油产率和理化特性的影响,并通过气相色谱-质谱联用仪对提质前后生物油的化学组成进行了分析,初步探讨了HZSM-5分子筛在线催化提质机理。研究结果表明,油菜秸秆用量约为150 g,当催化剂质量为60 g,HZSM-5硅铝比为50,催化温度为500℃时,获得的精制油具有较低的氧元素质量分数(27.97%)、较高的高位热值(30.14 MJ/kg)以及较高的氢碳比(0.121)。在该条件下,醛、酸和酮类等非理想产物质量分数分别由提质前的13.71%、11.75%和13.59%降低至3.38%、1.68%和4.48%,而低含氧量的酚类由31.99%大幅增加至65.47%,表明HZSM-5具有良好的催化提质功能。研究结果为生物质的转化利用和在线精制热解蒸气技术的发展提供可靠的试验及理论依据。 俞宁 蔡忆昔 李小华 樊永胜 尹海云 张蓉仙关键词:热解 油菜秸秆 真空热解 HZSM-5 生物质热解与催化热解产物对比分析研究 在分段式反应器上开展了对生物质热解蒸气的在线催化提质研究.对比分析了催化前后各相产物产率和气体组成的变化,以及催化前后生物油的理化特性和化学组成.结果表明,催化后生物油产率降低,但生物油出现明显分层,上层为油相,下层为水... 樊永胜 蔡忆昔 李小华 俞宁 陈磊关键词:油菜秸秆 真空热解 HZSM-5在线提质生物油及催化剂失活机理分析 被引量:12 2014年 对不同使用时间的HZSM-5分子筛在线催化提质制取的生物油进行理化特性和成分分析,从生物油品质角度对HZSM-5的催化性能进行评价;并采用TG、BET、XRD、SEM和TEM等方法对失活的HZSM-5催化剂进行表征分析,探讨了HZSM-5催化提质生物油的失活机理,并进行再生研究。研究表明,HZSM-5分子筛可转化生物油中的酸类、醛类和酮类等"非期望"有机物,生成较多"期望"有机物,如酚类和芳烃类物质,降低生物油的氧含量及酸性,提高生物油的热值;HZSM-5使用80 min后,生物油品质明显变差,催化剂活性明显降低;失活催化剂上沉积的焦炭主要呈纤维状,同时,还存在少量石墨状焦炭,焦炭总量达14.12%,且使用过程中催化剂的比表面积和孔容均下降,晶粒的团聚现象加剧,结晶度下降;在催化提质过程中,在孔道内生成的石墨状焦炭及在表面形成的纤维状焦炭大量覆盖活性位点,使得催化剂失活。经550℃再生后,催化剂可恢复催化性能。 尹海云 李小华 张蓉仙 樊永胜 俞宁 蔡忆昔关键词:HZSM-5 生物油 失活机理 油菜秸秆真空热解油物性与成分分析 被引量:1 2014年 以油菜秸秆为原料,利用真空热解系统进行制取生物油的研究,考察秸秆粒径对热解产物产率的影响,并对较高产率下的生物油进行了物性参数和成分分析。研究结果表明,当秸秆粒径为250~420μm时,生物油的产率高达43.53%,含水率为34.20%,含氧量高达50.86%,且高位热值较低,酸性较强,密度、粘度等参数与柴油较为接近;生物油中物质种类复杂,主要由烃、醇、醛、酮、羧酸、酚类等物质组成,其中烃类、醇类等可作为代用燃料,酚类、酮类等提炼后可作为化工原料;生物油的分子量分散度为1.25,分子量分布较窄,具有较好的均匀性。 尹海云 李小华 樊永胜 俞宁 赵卫东 蔡忆昔关键词:油菜秸秆 真空热解 生物油 物性参数 基于SLMD的生物质热解动力学预测模型 被引量:7 2015年 采用单纯形格子混合设计法(SLMD)对纤维素、半纤维素和木质素3种生物质组分进行复配优化设计,并在综合热分析仪上进行了热解试验。分析了3组分混合热解特性,建立了由生物质3组分比例直接计算动力学参数的预测模型,对模型进行了试验验证。结果表明:纤维素热解反应级数较低(1.20),活化能较高(134.50 k J/mol),指前因子较大(3.49×1012s-1),热解较为迅速与剧烈;半纤维素和木质素热解的反应级数较高(1.30、1.32),活化能较低(33.51、19.98 k J/mol),指前因子较小(9.43×103、107 s-1),热解较为缓慢;3组分在混合热解中对动力学参数存在交互影响,纤维素对活化能和指前因子的影响较为显著,而半纤维素与木质素对反应级数的影响较大;动力学参数预测模型精度较高,可有效预测生物质热解动力学参数。 樊永胜 蔡忆昔 李小华 焦丽华 俞宁关键词:热解 动力学 樟木木屑真空热解工艺的响应面法优化及生物油组分分析 被引量:6 2014年 以樟木木屑为原料,采用真空热解系统进行了制取生物油的中心组合实验研究,以生物油产率为实验指标,利用响应面法(RSM)对热解液化工艺参数进行了优化,并对在最高产率条件下制取的生物油进行了理化特性、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和气质联用(GC-MS)分析。研究结果表明,热解终温、体系压力和升温速率对生物油产率的影响显著,但3者之间的交互作用并不显著。最佳热解工艺条件为:热解终温474.0℃、体系压力7.5 k Pa、升温速率20.0℃/min,在此条件下,生物油产率可达50.25%。与预测值(50.41%)较为接近。樟木木屑真空热解所得生物油的含水量较低(21.35%),热值较高(26.82 MJ/kg),常温下的运动黏度为3.85 mm2/s,密度1.08 g/cm3、p H值3.24和残炭量5.54%;生物油成分较为复杂,其中多种有机物可被进一步提取用作工业原料;生物油中羧酸(8.45%)、醛(26.17%)、酮(14.24%)类等腐蚀性和不稳定组分含量较高,需对其进一步精制,以优化真空热解生物油品质,提高其稳定性。 樊永胜 蔡忆昔 李小华 俞宁 张蓉仙 尹海云关键词:真空热解 响应面法 生物油