生物质热解过程中碱金属钾的赋存形态及析出迁移实验研究

发布时间：2020-04-21 02:13

【摘要】：生物质作为一种清洁的可再生能源受到了越来越多的重视,而生物质中碱金属的存在,给生物质热化学利用过程带来了积灰、结渣、聚团和腐蚀等问题,因此,明确碱金属在热化学过程中的赋存形态级析出迁移规律,对促进生物质热化学转换技术的发展具有重要的科学意义。本论文通过对稻壳、稻秆、梧桐树皮进行化学分馏实验,研究了生物质中钾的赋存形态及含量。实验结果表明:生物质样品中的钾大部分为水溶性物质,其次为不溶残渣中存留部分,可离子交换部分较少,可强酸溶解部分最少。对梧桐树皮和稻秆选取不同的温度(400℃、500℃、600℃、700℃、800℃)进行热解实验,对热解得到的残余固体中钾含量进行了研究。结果表明:随着温度的升高,热解残渣中钾的含量越来越少;在400℃—500℃之间,钾的含量急剧下降;500℃-600℃之间,钾含量下降趋势减小;600℃以后,随着温度的升高,钾的含量趋于稳定;梧桐树皮比稻秆更易受到温度的影响。通过分析挥发出的钾占总钾含量的比例,得出结论:在400℃-600℃之间,梧桐树皮中挥发出的钾从15%增加到了60%,稻秆中挥发出的钾从30%增加到了45%;在所研究的温度范围内,梧桐树皮受温度的影响更为显著。分别在400℃、800℃条件下,选取不同的保温时间(0 min、15 min、30 min、45 min、60 min)对梧桐树皮进行热解实验,对热解得到的残余固体中钾的含量及赋存形态进行了研究。通过分析发现:随着保温时间的增加,热解残渣中钾的含量越来越少,当保温时间增加到30 min后,钾的含量趋于稳定;热解温度较低时,保温时间对热解反应的影响更显著;随着保温时间的增加,可离子交换部分、强酸溶解部分以及不容残渣中存留部分变化不明显,而钾的总量和水溶部分趋势保持一致,说明在热解过程中增加保温时间,部分水溶性钾随着挥发分的析出而挥发出,其他形态的钾惰性较强,尤其是强酸溶解性钾和不容残渣中存留的钾,随着保温时间的增加变化趋势不大,因此对钾的热解析出影响不大。通过分析挥发出的钾占总钾含量的比例,得出:400℃热解时,在0 min-30min之间,梧桐树皮中挥发出的钾从15%增加到了50%;800℃热解时,在0 min-30 min之间,挥发出的钾从55%增加到了70%。通过正交试验,对影响梧桐树皮热解的因素进行了分析,得出结论:影响钾析出的主要因素是温度,其次是保温时间,而粒度对整个实验的影响较小;热解最优温度为800℃、最优保温时间为30 min、最优粒度为60目。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK6

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本文编号：2635236