稻草的水热碳化研究

发布时间：2020-05-09 16:16

【摘要】：本研究利用水热碳化技术，在1000mL的反应釜中，考察了反应温度（200-280℃）和停留时间（0-2h）对于稻草水热碳化的影响。明确了水热碳化条件与各相产物的产率、性能之间的关系，以及确定了稻草水热碳化的最优化反应条件。本论文分析了气相、液相以及固相产物的产率，并根据热值、能量密度、能量产率以及元素分析等指标考察水热碳化条件下生成的生物炭的性能。同时通过吸水性实验和扫描电镜分析对于生物炭的实用性研究，进一步探明了稻草水热碳化的机理，为设计合理的水热碳化路线以及为开发利用稻草制备燃料代替化石燃料的可能性提供依据。反应温度和停留时间是影响生物质水热碳化的主要因素。水热碳化的主要气相产物是CO_2，液相产物是还原糖和乙酸。二氧化碳和乙酸的含量随着反应条件的剧烈程度（提高温度、延长时间）提高而上升，造成生物炭的固相产率降低，而还原糖在低温及短停留时间下获得最大产率，此产率随着温度升高逐步下降。在合适的反应条件下可以获得较高回收率的目标液相产物（还原糖或者乙酸），从而提高水热碳化处理过程的经济效益。提高反应温度和延长停留时间可以使生物炭的能量密度增加，在反应温度260℃、停留时间为1h时，生物炭能量密度已经提高了69.45%，获得了较高的能量密度，进一步提高反应剧烈程度能提升的能量密度有限。适宜的温度和停留时间可以在控制运行成本的条件下，最大化经济收益。吸水性实验结果表明在反应温度260℃,停留时间1h时，固相产物吸水率较低，故此条件下生物炭的性能良好，是制备生物炭的较适宜条件。扫描电镜分析说明经过水热碳化处理的生物炭整体呈现碎片状态，并伴有大量蜂窝状结构，，可能是脱羰基反应导致稻草内部的纤维素、半纤维素大量分解。
【图文】：

装置图,反应釜,装置图

稻草的水热碳化研究化温度；反应釜内的压力则通过与反应釜内部连接的装置通过联轴器驱动搅拌叶片使稻草充分反应，同时控制稻草的搅拌速度。调节控制箱上搅拌器电压可实控制；搅拌器的转速则通过测速装置在转速表上显示搅拌装置的磁力而损毁反应釜，反应釜上部安装冷却却水以达到降温的作用。

工艺流程图,碳化产物,水热,稻草

图 3.1 稻草水热碳化产物分离的工艺流程图标碳化的各种气体产物、液体产物和固体产物—生的热值、元素及能量密度分析、扫描电镜分析、的考核指标。本章节主要介绍三相产物转化率及节生物炭的理化性质分析部分介绍。产物到的气相产物利用气相色谱仪(PE Clarus500)分(HAYESEP DB100-120, 30′×1/8″)，TCD 检测器，为 2.0 mL/min，柱温升温程序：34℃保持 3.5 mi持 35 min，检测室温度 150℃，进样口 150℃。产物糖液相产物利用可见光分光光度计分析液相产物中
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：S216.2

【参考文献】