化学预处理对松木木屑热解油的影响研究

发布时间：2020-10-19 08:47

　　 生物质快速热解技术制备生物油,可实现高附加值利用,变废为宝,有着很高的应用潜力和环境价值。生物质热解油用途比较广泛,如精炼后可直接燃烧产热,亦可与柴油、汽油等化石燃料混合用于内燃机燃烧等。但是热解油存在产率低、酸性高、成分复杂等问题,限制了热解油的应用。因此,论文展开了采用简单经济的化学试剂,对松木木屑进行预处理,比较研究预处理前后生物油产率、成分的变化的研究。首先以松木屑为研究对象,采用硫酸、丙酮、乙酸等化学试剂对其预处理,比较研究了预处理前后松木木屑官能团、晶体结构和微观形貌的变化,并利用搭建的热解装置开展初步热解实验。通过FT-IR、XRD、FSEM等手段对预处理后的木屑进行了表征及特性分析,考察了预处理后官能团、晶体种类以及表面形态的改变,并因此产生的对生物油生成的影响。结果表明:预处理促进了木屑中C-O键断裂,形成更多短链片段,这有利于热解转化为液体油。比较预处理前生物油产量的14%,经过不同溶剂预处理后的木屑生物油产率有所提高,在相同条件下用硫酸处理过的生物质产油率为34%,丙酮预处理后得到的产油率28%,乙酸预处理后的产油率为18%。然后对由硫酸处理过的松木木屑做了较细致的研究。主要研究了硫酸预处理时间、预处理温度、原料和溶液配比、热解温度及溶液浓度对生物油产量及成分的作用。实验过程中还分析了收集的气体产物成分的变化以及固液气三相分布的变化。结果表明:在预处理时间2小时,预处理温度20°C,硫酸浓度2mol/l,原料和溶液配比1:20,热解炉反应温度为550°C时,得到最高的产油率是34%,产气率为45.05%,焦炭产率为20.95%,利用GC-MS对生物油进行了成分分析,结果表明预处理前后热解生物油中的酚类、糖类的相对含量增加,醛类、酸类、酮类、多环芳烃以及苯环的含量有所降低。最后通过TG对不同条件预处理后的木屑进行了热解特性的实验,经过处理后的木屑最大失重速率及总失重率得到显著提高,并且在2mol/L硫酸处理时达到最高分别为0.01506°C-1和89.66%,并用三组分模型拟合,得到热解反应函数模型,模拟得到产油量最高的三组分含量分别为半纤维素为0.40,纤维素为0.49,木质素为0.11。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TE667
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 生物质热解机理及研究现状
    1.3 生物油制备工艺
    1.4 预处理技术
    1.5 课题研究内容
2 松木屑不同溶剂预处理性能及表征
    2.1 引言
    2.2 实验原料与仪器
    2.3 实验方法
    2.4 实验结果与分析
    2.5 本章小结
3 硫酸预处理对生物油的影响研究
    3.1 引言
    3.2 实验原料与仪器
    3.3 实验方法
    3.4 实验结果与分析
    3.5 本章小结
4 预处理松木木屑热解特性及动力学模型研究
    4.1 引言
    4.2 热重实验及动力学模型
    4.3 实验结果与分析
    4.4 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 工作展望
致谢
参考文献

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本文编号：2846993