熔盐中水蒸气气化生物质制富氢合成气
发布时间：2022-01-23 14:12
合成气（H2+CO）是一种重要的工业基础原料,可用于发电产热和制备高值燃料等。传统的以煤和石油等化石能源为原料的合成气生产工艺会造成一定程度的环境污染,具有可再生、低污染、资源丰富和分布广泛等特点的生物质成为生产合成气的替代原料。在生物质利用技术中,热解和气化是热化学转化的核心方法,在商业上得到广泛的应用。本文主要以杉木屑及其三组分为原料,以熔盐Li2CO3-Na2CO3-K2CO3（LNK）作为热介质和催化剂,以水蒸气为气化剂,在釜式反应器中进行生物质气化制取富氢合成气的研究,主要的研究内容和结果如下:1.探究了熔盐中生物质主要组分（纤维素、半纤维素和木质素）及合成生物质的气化特性,并建立和检验了熔盐中生物质气化制富氢合成气的预测模型;研究发现:在相同的实验条件下,木质素气化制氢效果优于纤维素和半纤维素。三组分气化所得焦油组分的种类依次为:木质素<纤维素<半纤维素。在生物质气化过程中,合成生物质三组分间和气化所得挥发分之...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纤维素结构[18]
熔盐中水蒸气气化生物质制富氢合成气3木素-碳水化合物的复合体。图1-2半纤维素结构[18]Figure1-2.Thestructureofhemicellulose1.2.3木质素木质素是一类复杂的大分子有机聚合物，主要存在于木质类植物的细胞壁中，在植物中含量仅次于纤维素，草本植物中含量为15%~25%，木本植物中含量为20%~40%[21]。木质素是三维立体高分子结构，化学结构十分复杂，是苯基丙烷单元以非线性的、随机的方式通过醚键（烷基芳基醚、二芳基醚、二烷基醚等）和碳碳键（5–5、β–5等）连接组成的复合体，基本结构单元为对羟基苯基丙烷结构（H）、愈创木基丙烷结构(G)和紫丁香基丙烷结构(S)（如图1-3所示），属于芳香族高聚物[22,23]。其中，C、H和O的质量含量分别约为49.2%、5.1%和43.4%。木质素和半纤维素一起填充在细胞壁和微细纤维之间，也存在于细胞的间层，把相邻的细胞连接在一起，使细胞壁能够抵抗微生物的侵蚀，增加强度，并提高细胞壁的透水性[24]。木质素是一种聚集体，结构中存在许多极性基团如羟基，从而形成了较多的分子内和分子间氢键。图1-3木质素三种基本结构单元Figure1-3.ThreebasicstructuralunitsofligninCCCOCH3OHCCCOCH3OHCCCOHH3CO愈创木基丙烷紫丁香基丙烷对羟苯基丙烷
浙江工业大学硕士学位论文41.2.4其他成分生物质中除纤维素、半纤维素和木质素三种主要组分外，还含有少量可被有机溶剂萃取的小分子化合物，主要包括树脂、脂肪、蜡、淀粉、糖、色素、氨基酸和蛋白质等[18]。此外，还含有极少量的灰分，虽然它们的含量很少，但是它们的存在能够对生物质热解气化起到明显的催化作用[25]。1.3生物质能转化技术生物质能的转换技术主要是指通过直接燃烧、生物化学法和热化学法等将生物质能转化成使用更便捷和更洁净的燃料或者能源产品[26]，如图1-4所示。其中，热化学法主要为热解、气化和液化三种技术。通过热化学法制得的能源产品根据其物理状态可分为固态能源、液态能源和气态能源。固态能源主要是经过物理压缩定型的颗粒生物质，液态能源主要是经过水解、液化和酯化等得到生物乙醇、生物柴油和裂解油等；气态能源主要是经过热解气化得到的氢气、合成气和沼气等。图1-4生物质利用技术Figure1-4.Biomassutilizationtechnology1.3.1直接燃烧直接燃烧一直是目前最简便的生物质能利用方式，生物质直接燃烧所产生的能量可用于发电和集中供能。在中国农村，柴薪、秸秆等生物质能占农村生活用能总量的50%以上，将农林生物质直接燃烧供能是烹饪和取暖的传统方法[27]。但生物质直接燃烧的热效率一般低于20%，在许多发展中国家，燃烧未经加工的薪柴会产生导致酸雨和呼吸道疾病的SO2和NO等有害气体[28]。同时室内明火对妇女和儿童有负面影响，妇女和儿童是室内空气污染影响的最脆弱群体。1.3.2热化学转化
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质预处理制成型燃料研究进展[J]. 曹忠耀,张守玉,黄小河,宋晓冰,吴渊默. 洁净煤技术. 2019(01)
[2]碳酸盐作用下生物质热裂解制富氢气体[J]. 姬登祥,黄加艳,张咪,于凤文,计建炳. 太阳能学报. 2018(12)
[3]熔融盐-镍协同催化生物质热解制取富氢气体[J]. 刘明,王小波,赵增立,李海滨. 农业工程学报. 2018(19)
[4]生物质水蒸气气化制取富氢合成气及其应用的研究进展[J]. 贾爽,应浩,孙云娟,孙宁,徐卫,许玉,宁思云. 化工进展. 2018(02)
[5]Biomass gasification technology: The state of the art overview[J]. Antonio Molino,Simeone Chianese,Dino Musmarra. Journal of Energy Chemistry. 2016(01)
[6]生物质制乙二醇技术进展与发展前景[J]. 杨学萍,董丽,陈璐,胡云光. 化工进展. 2015(10)
[7]合成天然气技术进展[J]. 杨伯伦,李星星,伊春海,蒋雪冬,张勇,周晓奇. 化工进展. 2011(01)
[8]生物质气流床气化制取合成气的试验研究[J]. 周劲松,赵辉,曹小伟,骆仲泱,岑可法. 太阳能学报. 2008(11)
[9]生物质能转化技术利用现状与环境评价[J]. 张应桂,周勇. 化学工程师. 2007(11)
[10]基于不同三组分模型解析生物质热解过程[J]. 胡松,Andreas Jess,向军,孙路石,邱建荣,徐明厚. 化工学报. 2007(10)
博士论文
[1]木质纤维素结构的绿色解聚和木质素、纤维素的提取与转化[D]. 毕志豪.中国科学技术大学 2019
[2]基于组分的生物质热分解及交互作用机制研究[D]. 辛善志.华中科技大学 2014
[3]生物质水热降解过程机理与产物形成机制研究[D]. 高英.华中科技大学 2013
[4]木质生物质各组分热解过程和热力学特性研究[D]. 胡亿明.中国林业科学研究院 2013
[5]木质纤维类生物质定向热解行为研究[D]. 刘军利.中国林业科学研究院 2011
硕士论文
[1]生物质组成对气化产氢率影响的研究[D]. 田甜.清华大学 2017
[2]熔盐热裂解农作物秸秆制气体的研究[D]. 盛佳峰.浙江工业大学 2015
本文编号：3604512
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纤维素结构[18]
熔盐中水蒸气气化生物质制富氢合成气3木素-碳水化合物的复合体。图1-2半纤维素结构[18]Figure1-2.Thestructureofhemicellulose1.2.3木质素木质素是一类复杂的大分子有机聚合物，主要存在于木质类植物的细胞壁中，在植物中含量仅次于纤维素，草本植物中含量为15%~25%，木本植物中含量为20%~40%[21]。木质素是三维立体高分子结构，化学结构十分复杂，是苯基丙烷单元以非线性的、随机的方式通过醚键（烷基芳基醚、二芳基醚、二烷基醚等）和碳碳键（5–5、β–5等）连接组成的复合体，基本结构单元为对羟基苯基丙烷结构（H）、愈创木基丙烷结构(G)和紫丁香基丙烷结构(S)（如图1-3所示），属于芳香族高聚物[22,23]。其中，C、H和O的质量含量分别约为49.2%、5.1%和43.4%。木质素和半纤维素一起填充在细胞壁和微细纤维之间，也存在于细胞的间层，把相邻的细胞连接在一起，使细胞壁能够抵抗微生物的侵蚀，增加强度，并提高细胞壁的透水性[24]。木质素是一种聚集体，结构中存在许多极性基团如羟基，从而形成了较多的分子内和分子间氢键。图1-3木质素三种基本结构单元Figure1-3.ThreebasicstructuralunitsofligninCCCOCH3OHCCCOCH3OHCCCOHH3CO愈创木基丙烷紫丁香基丙烷对羟苯基丙烷
浙江工业大学硕士学位论文41.2.4其他成分生物质中除纤维素、半纤维素和木质素三种主要组分外，还含有少量可被有机溶剂萃取的小分子化合物，主要包括树脂、脂肪、蜡、淀粉、糖、色素、氨基酸和蛋白质等[18]。此外，还含有极少量的灰分，虽然它们的含量很少，但是它们的存在能够对生物质热解气化起到明显的催化作用[25]。1.3生物质能转化技术生物质能的转换技术主要是指通过直接燃烧、生物化学法和热化学法等将生物质能转化成使用更便捷和更洁净的燃料或者能源产品[26]，如图1-4所示。其中，热化学法主要为热解、气化和液化三种技术。通过热化学法制得的能源产品根据其物理状态可分为固态能源、液态能源和气态能源。固态能源主要是经过物理压缩定型的颗粒生物质，液态能源主要是经过水解、液化和酯化等得到生物乙醇、生物柴油和裂解油等；气态能源主要是经过热解气化得到的氢气、合成气和沼气等。图1-4生物质利用技术Figure1-4.Biomassutilizationtechnology1.3.1直接燃烧直接燃烧一直是目前最简便的生物质能利用方式，生物质直接燃烧所产生的能量可用于发电和集中供能。在中国农村，柴薪、秸秆等生物质能占农村生活用能总量的50%以上，将农林生物质直接燃烧供能是烹饪和取暖的传统方法[27]。但生物质直接燃烧的热效率一般低于20%，在许多发展中国家，燃烧未经加工的薪柴会产生导致酸雨和呼吸道疾病的SO2和NO等有害气体[28]。同时室内明火对妇女和儿童有负面影响，妇女和儿童是室内空气污染影响的最脆弱群体。1.3.2热化学转化
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质预处理制成型燃料研究进展[J]. 曹忠耀,张守玉,黄小河,宋晓冰,吴渊默. 洁净煤技术. 2019(01)
[2]碳酸盐作用下生物质热裂解制富氢气体[J]. 姬登祥,黄加艳,张咪,于凤文,计建炳. 太阳能学报. 2018(12)
[3]熔融盐-镍协同催化生物质热解制取富氢气体[J]. 刘明,王小波,赵增立,李海滨. 农业工程学报. 2018(19)
[4]生物质水蒸气气化制取富氢合成气及其应用的研究进展[J]. 贾爽,应浩,孙云娟,孙宁,徐卫,许玉,宁思云. 化工进展. 2018(02)
[5]Biomass gasification technology: The state of the art overview[J]. Antonio Molino,Simeone Chianese,Dino Musmarra. Journal of Energy Chemistry. 2016(01)
[6]生物质制乙二醇技术进展与发展前景[J]. 杨学萍,董丽,陈璐,胡云光. 化工进展. 2015(10)
[7]合成天然气技术进展[J]. 杨伯伦,李星星,伊春海,蒋雪冬,张勇,周晓奇. 化工进展. 2011(01)
[8]生物质气流床气化制取合成气的试验研究[J]. 周劲松,赵辉,曹小伟,骆仲泱,岑可法. 太阳能学报. 2008(11)
[9]生物质能转化技术利用现状与环境评价[J]. 张应桂,周勇. 化学工程师. 2007(11)
[10]基于不同三组分模型解析生物质热解过程[J]. 胡松,Andreas Jess,向军,孙路石,邱建荣,徐明厚. 化工学报. 2007(10)
博士论文
[1]木质纤维素结构的绿色解聚和木质素、纤维素的提取与转化[D]. 毕志豪.中国科学技术大学 2019
[2]基于组分的生物质热分解及交互作用机制研究[D]. 辛善志.华中科技大学 2014
[3]生物质水热降解过程机理与产物形成机制研究[D]. 高英.华中科技大学 2013
[4]木质生物质各组分热解过程和热力学特性研究[D]. 胡亿明.中国林业科学研究院 2013
[5]木质纤维类生物质定向热解行为研究[D]. 刘军利.中国林业科学研究院 2011
硕士论文
[1]生物质组成对气化产氢率影响的研究[D]. 田甜.清华大学 2017
[2]熔盐热裂解农作物秸秆制气体的研究[D]. 盛佳峰.浙江工业大学 2015
本文编号：3604512
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3604512.html
最近更新
教材专著
