生物质热解机理及选择性调控研究

发布时间：2025-05-04 18:36

　　通过快速热解技术可将储量丰富的农林废弃生物质直接转化为易储运、能量密度高的液体燃料生物油。然而,粗生物油品质较低,无法直接高品位利用。生物质热解机理的深入认识可为后续反应器设计、热解过程优化以及后续提质改性提供理论指导。生物质结构复杂无序,不同生物质的组成差异很大,直接从整体生物质出发探索生物质热解机理的难度很大。从纤维素、半纤维素和木质素三大组分出发,探索热解过程是可行的方案。从最早的纤维素热解的研究工作到现在,生物质热解机理的研究已经经历了60多年。然而,到目前为止,相关机理尚不完善。着眼于此,本文首先考察纤维素、半纤维素和木质素的热解过程。并在此基础上,研究不同种生物质结构特性的差异对热解反应途径的影响规律。基于对生物质热解机理的深入研究,本文还进行生物质热解过程的选择性调控研究,重点探索烘焙预处理对组分结构和后续热解的影响,以及通过表面修饰优化催化剂性能,最终实现热解的源头调控。针对纤维素,结合热解过程中官能团演变的原位表征,微型热解实验研究和密度泛函(DFT)理论计算,探究纤维素的初始热解过程。发现,纤维素在初始热解过程中通过糖苷键断裂、脱水、开环、解聚等反应,生成C=C键和C...

【文章页数】：176 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-2半纤维素基本组成单元结构[26]。

半纤维素属于细胞壁的缔结物质,以较短的链状形式排列在纤维素骨架上。半纤维素由短链杂多糖组成,呈现无定型和多支链结构,聚合度在200左右[28]。组成半纤维素的基本糖单元主要包括六碳糖(葡萄糖、甘露糖和半乳糖)和五碳糖(木糖和阿拉伯糖)以及少部分鼠李糖和果糖。此外,半纤维素中还存在....

图1-3木质素基本组成单元及主要连接键[26]。

作为细胞壁的硬固成分,木质素由对羟基苯基丙烷(H型,又称香豆醇)、愈创木基丙烷(G型,又称松柏醇)和紫丁香基丙烷(S型,又称芥子醇)单元通过不同种芳基连接键连接而成。木质素中这3种苯丙烷单元的含量与生物质的种类密切相关。软木木质素主要以G型单元为主,其含量可占总量的90-95%;....

图1-4世界上目前正在运行的生物质快速热解液化商业和示范项目分布。

生物质快速热解液化在国外已取得了一定的商业化应用。据国际能源机构IEABionerngyTask34—DirectThermochemicalLiquefaction工作组数据统计,目前正在运行的生物质快速热解液化商业和示范项目有26个[46],见图1-4。其中企业主要....

图1-5旋转锥热解反应系统

荷兰BTG公司主要采用的是屯特大学开发的基于旋转锥反应器的生物质快速热解工艺,见图1-5[48]。旋转锥反应工艺与循环流化床过程较为相似。其主要特点为:通过旋转锥离心作用将热床料和生物质抬升,生物质受热分解;随后生成的焦炭和床料输送至流化床中,由此进入二次流化床燃烧室燃烧并加热床....

本文编号：4042723