生物质供氢热解实验研究

发布时间：2020-07-22 22:37

【摘要】：本文对生物质的供氢热解特性进行研究,采用供氢剂共热解与H2气氛下加氢热解两种方式。首先考察了低密度聚乙烯(LDPE)作为供氢剂对生物质热解的影响;随后以N2实验结果作为对照,考察H2气氛对生物质热解产物产率与生物油组分的影响,并对生物质三大组分纤维素、半纤维素、木质素分别进行了加氢热解实验从而研究相应的加氢反应路径,为生物质供氢热解机理研究提供了一定的理论依据。论文以木屑和LDPE作为生物质原料与供氢剂进行共热解实验,考察了共热解中协同作用对生物油收率与组分的影响。木屑与LDPE共热解可以提高液体收率,当热解温度为600 ℃时液体收率达到最大值为56.84%,比理论值高约6%。对共热解液体产物组成进行了分析,发现共热解过程中生成某些特定组分,如十一醇、庚烯醛等含氧长链化合物,是生物质与LDPE共热解时自由基相互作用的产物;通过热重-红外联用实验分析了生物质与塑料共热解行为,共热解最大反应速率温度为490 ℃,相比LDPE单独热解时的512 ℃,降低约22 ℃。将木屑作为实验原料研究了生物质在氢气气氛下的热解实验特性,并以N2气氛的实验结果作为对照,考察了氢气气氛对热解产物产率与组分的影响。结果发现与N2相比,H2条件下固体产率降低约9%,液体产率提高了约5.8%,同时由于氢气的存在促进了呋喃环的异构化,加氢热解所得生物油中发现了2-甲基萘等芳香烃类化合物,而在N2条件下中并未发现。为探究生物质具体的加氢热解路径,本文以生物质三种组分(纤维素、半纤维素和木质素)为原料,对其加氢热解特性进行探究,考察了氢气对三种组分热解行为的影响,概括了其热解反应路径。结果表明木质素由于自身具有较多芳环与复杂氢键,焦炭产率高于纤维素与半纤维素;氢气的存在使得纤维素热解时呋喃环分子重排等反应加速,糖苷键断裂增强,油中苯类含量提高,半纤维素热解油中醇类相对含量增加,木质素中挥发分加氢脱氧反应加剧,热解油中芳香烃类比例升高。
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK6
【图文】：

如何提高生物质能的利用率也成为世界关注的焦点。逡逑生物质能转化方式有多种，大体可分为物理、化学与生物三类，而每类技术也都有逡逑更为细致的划分。具体的转化利用技术见图２．１。逡逑Ｈ邋压缩、炭化逡逑ｐ｜直接燃烧技术锅炉燃烧技术胃逡逑用炉灶稀烧技￥逡逑ｒ邋气化技术逡逑＿＿丨严字严５邋Ｈ￣热栛术逡逑长１——＾——逡逑ｇ逦Ｌ干馏技术逡逑此逦逦逡逑偦－逦，邋大中型厌氧消化逡逑＾逦－生物转换技术＿逦逦逡逑＾逦Ｌ大型户用沼气池逡逑胡逦Ｉ逦■逡逑Ｌ－１邋邋逦逦邋ｒ邋植物油技术逡逑液化技术卜逦－＝４逡逑Ｌ制取乙醇、甲醇逡逑ｒｌ￣堆肥技术￣逡逑」有机垃圾处理｜＿」￣林＿士—逡逑ｓｉ邋Ｍ逦焚烧技术逡逑Ｈ邋填埋技术逡逑图２．１生物质能利用方法逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｂｉｏｍａｓｓ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ邋ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ逡逑２．２生物质能利用技术逡逑２．２．１物理转化技术逡逑

如何提高生物质能的利用率也成为世界关注的焦点。逡逑生物质能转化方式有多种，大体可分为物理、化学与生物三类，而每类技术也都有逡逑更为细致的划分。具体的转化利用技术见图２．１。逡逑Ｈ邋压缩、炭化逡逑ｐ｜直接燃烧技术锅炉燃烧技术胃逡逑用炉灶稀烧技￥逡逑ｒ邋气化技术逡逑＿＿丨严字严５邋Ｈ￣热栛术逡逑长１——＾——逡逑ｇ逦Ｌ干馏技术逡逑此逦逦逡逑偦－逦，邋大中型厌氧消化逡逑＾逦－生物转换技术＿逦逦逡逑＾逦Ｌ大型户用沼气池逡逑胡逦Ｉ逦■逡逑Ｌ－１邋邋逦逦邋ｒ邋植物油技术逡逑液化技术卜逦－＝４逡逑Ｌ制取乙醇、甲醇逡逑ｒｌ￣堆肥技术￣逡逑」有机垃圾处理｜＿」￣林＿士—逡逑ｓｉ邋Ｍ逦焚烧技术逡逑Ｈ邋填埋技术逡逑图２．１生物质能利用方法逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｂｉｏｍａｓｓ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ邋ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ逡逑２．２生物质能利用技术逡逑２．２．１物理转化技术逡逑

Ｆｉｇ．２．４邋Ｋｉｌｚｅｒ邋ｒｅａｃｔｉｏｎ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ逡逑热解机理比较复杂，国内外的众多研究者通过对三个组分的实验热解机理，在这之中，纤维素由于大部分生物质的主要组分为质的热解规律很大程度上相似且其结构最为简单的特点被广泛研宄的替代品，所以许多研宄者在研宄生物质热解时一般将纤维１９６５年提出了一个被广泛认同的纤维素热解反应路径，如图２．４一部分学者提出了将Ｓｈａｆｉｚａｄｅｈ反应机理作为理论基础的生物质．５。Ｓｈａｆｉｚａｄｅｈ

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本文编号：2766459