生物质热裂解产物有机结构演变规律

发布时间：2020-09-08 07:40

　　生物质热裂解技术可以将低品位的生物质转化成较高品位的气体、生物质油和生物质炭,从而实现生物质能的高效利用,引起了世界的广泛关注。然而生物质热裂解技术并没有被广泛的应用于工业之中,主要原因在于生物质热裂解过程中产物复杂且易发生转变,这使得生物质热解产物不能直接投入使用,阻碍了其工业化生产应用的脚步。造成这种情况的原因主要有两点:1.缺乏对生物质热裂解机理的深入研究,缺少从有机结构方面来研究产物的演变规律;2.当前人们目光集中于挥发分产物,缺少对生物质炭结构的细致研究。本研究选取核桃壳、小麦秸秆和松木屑作为实验原料,通过热裂解技术与TG-FTIR-GC-MS固体核磁共振光谱(NMR)、热裂解气质联用(Py-GC/MS)等现代分析测试技术相结合,研究三种生物质热裂解产物有机结构的演变规律。核桃壳热裂解主要分为三个阶段。其中快速热裂解是核桃壳热裂解的主要反应阶段,析出大量挥发分,89%的失重发生在该阶段。在900℃时核桃壳失重高达76%。热解气态产物为C02,CH4,CO和H2,气体总产量随温度的升高而增大,H2和CH4的比例随温度升高而增大。热裂解炭主要含有苯环、烷烃链、甲氧基、羟基、羰基等结构,随着温度升高芳香度增大。液态产物完成了由酚类、醇类、酸类化合物向芳香类和酯类化合物的转变。秸秆热裂解主要分为三个阶段。其中快速热裂解是秸秆热裂解的主要反应阶段,析出大量挥发分,86%的失重发生在该阶段。在900℃时秸秆失重高达73.97%。热解气态产物为C02,CH4,CO和H2,气体总产量随温度的升高而增大,H2和CH4的比例随温度升高而增大。热裂解炭主要含有苯环、烷烃链、甲氧基、羟基、羰基等结构,随着温度升高芳香度增大。液态产物完成了由呋喃类化合物,酸、醇、醛、酚类化合物向芳香类和酯类化合物的转变木屑热裂解主要分为三个阶段。其中快速热裂解是木屑热裂解的主要反应阶段,析出大量挥发分,87.6%的失重发生在该阶段。在900℃时木屑失重高达79.39%。热解气态产物为C02,CH4,CO和H2,气体总产量随温度的升高而增大,H2和CH4的比例随温度升高而增大。热裂解炭主要含有苯环、烷烃链、甲氧基、羟基、羰基等结构,随着温度升高芳香度增大。液态产物完成了由酸、醇、醛、酚类化合物向芳香类和酯类化合物的转变。
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TK6
【部分图文】：

转化技术,生物质能

图１．１生物质能转化技术图逡逑２逡逑

实验装置图,热裂解,核桃壳

图２．１核桃壳热裂解实验装置图逡逑１０逡逑

曲线,核桃壳,热裂解,挥发分

２．３．１邋ＴＧ邋分析逡逑２．３．１．１．核桃壳ＴＧ分析逡逑．核桃壳在２０°Ｃ／ｍｉｎ的升温速率下的ＴＧ／ＤＴＧ曲线见图２．２。由图２．２可知，核逡逑桃壳热裂解过程包括三个阶段：第一阶段为千燥脱水阶段（４０？１８０°Ｃ邋），发生在２００°Ｃ逡逑以下，核桃壳中的自由水分析出，同时部分低温易分解的大分子结构脱水［３９］，此阶逡逑１１逡逑

【参考文献】