微藻与油页岩的热解特性研究

发布时间：2020-04-02 09:01

【摘要】：随着经济和城市化的不断发展,快速增长的能源消耗带来了严重的能源危机和环境问题。微藻作为缓解全球化石燃料储备枯竭的第三代生物质能,其研究和开发得到了越来越多的关注。油页岩作为非常规油气资源,其储量丰富,是极具发展潜力的能源资源,也日益受到了重视。为达到更高效的资源利用率和获得更高品质的产物,单独热解研究正朝着混合热解和催化热解发展。综合国内外对微藻和油页岩的资源利用的现状,本文着重于微藻和油页岩共同热解和催化热解的制取液体燃料研究,为其资源综合化开发提供了思路和参考依据。本文采用多种实验技术和方法,研究微藻和油页岩热解过程反应特性和产物析出规律,具体如下:(1)利用热综合分析仪研究了微藻、油页岩及其混合样品的热解特性,分析反应过程中可能存在的协同作用。微藻和油页岩的热解失重均可分为干燥脱水段、热解脱挥发分段和炭化段,存在一个失重主峰。随着掺混的油页岩质量分数从30%增加到70%,混合样品的TG曲线向右侧的高温区间移动,初始温度从276.5℃增加到280.0℃,终止温度从386.9℃增加到503.3℃。当温度为100℃至310℃左右时,混合物TG偏差值ΔW为正值,表明微藻和油页岩在较低温度区间存在相互抑制作用。在高温下,ΔW为负值,微藻与油页岩之间显示出相互促进作用。(2)应用傅里叶变换红外光谱检测了生成的气相产物。混合热解促进了C-H(烃类)的生成,减少C=O(酸、酯、酮和醛)、C-O(醇、酚和醚)、NH_3以及HCN的生成。催化剂HZSM-5和CaO通过断键、重组和芳构化反应促进酚类、羰基、醚和含氧杂环等转化生成烃类、CO和CO_2。(3)通过快速热解-气相色谱质谱联用仪实验研究了微藻、油页岩及其混合样品的热解产物分布和相对含量。对于微藻和油页岩的混合催化热解,随着CaO比例的增加,脂肪烃的生成大体呈现上升趋势,从9.57%到17.48%),而芳香烃相对含量呈现先上升后下降趋势。在CaO与HZSM-5质量比为1:3时,芳烃含量达到最大值,比单HZSM-5催化高出2.09%。(4)采用等转换率FWO和Friedman法建立了微藻和油页岩的混合催化热解动力学模型。随着油页岩掺混比例的升高,混合物的平均活化能呈现降低趋势,从278.84kJ/mol下降到192.53 kJ/mol(从265.51 kJ/mol下降到189.63 kJ/mol)。CaO/HZSM-5比例为3:1时,平均活化能达到最低值257.29kJ/mol(269.62kJ/mol)。综上所述,混合催化热解资源化、综合利用了微藻与油页岩,提高了产物烃类的相对产率,提升了热解油的能源价值,使之具备替代化石燃料的可能,有较好的应用前景。
【图文】：

同步分析,热重,碳氢

的碳氢摩尔比（0.54）高于油页岩的碳氢摩尔比（0.42）。中活性氢自由基的生成，促进烃类的生成。绍步分析仪示，热失重特性研究采用瑞士梅特勒-托利多热重分析仪SC1），表 2-3 列出了相关技术参数。表 2-3 热重同步分析仪技术参数项目技术参数温范围室温~1000°C温速率 0.1~100K/min测量灵敏度 0.1μg测量精度 0.3°C

傅里叶变换红外光谱仪,傅立叶变换红外光谱仪,硕士学位论文,华南理工大学

华南理工大学硕士学位论文变换红外光谱仪使用为傅立叶变换红外光谱仪（赛默飞世尔，，Nicolet i表 2-4 傅立叶变换红外光谱仪性能指标技术参数优于 45000:1优于 0.4 cm-14000-400 cm-10.005 cm-1
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK6;TE662

【参考文献】