烟梗热解炭化特性研究

发布时间：2020-08-20 09:32

【摘要】：在世界能源消费榜单中,生物质能是全球仅次于三大化石能源,排名第四位的能源。由于其直接或间接地来源于地球上绿色植物的光合作用,因此,生物质能是一种可再生能源,取之不尽、用之不竭。在传统能源日渐枯竭的背景下,生物质能源逐渐成为替代三大化石能源最理想的能源。与此同时,生物质热解技术是一种广受青睐的生物质处理技术,它可以把将丰富的低品位生物质能进行转化,变为高品质化工产品,用于化工生产。加强生物质热解技术的开发利用,有利于使丰富的生物质能得到充分利用,有利于促进社会的经济发展,对于全球的可持续发展具有十分重要的战略意义。本文选用烟梗作为实验原料,提出使用热解炭化技术处理烟梗,对烟梗热解进行三方面研究:首先,通过热重实验,获取不同升温速率下烟梗热解的TG、DTG、DSC曲线,通过分析热重曲线的变化趋势,计算综合特性指数D,探讨烟梗的热解过程及升温速率对烟梗热解的影响;选用Coats-Redfern、Flynn-Wall-Ozawa、以及Kissinger三种经典的数学处理方法从热重曲线上获取烟梗热解反应动力学参数,即获得烟梗热解过程的活化能以及指前因子。同时,证明了烟梗热解过程中的活化能与指前因子之间仍然是线性互补的,即二者之间存在动力学补偿效应;其次,对不同工况下的烟梗进行了热解实验,探讨了实验条件(热解温度、颗粒粒径、热解时间、N_2吹扫速度、预处理)对烟梗焦微观形貌、微观结构参数、元素迁移等方面的影响,采用SEM和比表面积及孔径分析来表征烟梗炭微观结构的变化,采用EDS和XRD来表征烟梗炭中元素的迁移情况。实验表明,热解温度越低、粒径越大、热解时间越长,越有利于碳元素的富集,为烟梗热解炭化技术的应用提供了理论基础;最后,以水蒸气活化以及NaOH活化烟梗,生产活性炭为例,探讨了水蒸气活化以及NaOH活化的活化机理,证明了采用蒸汽活化和NaOH活化,有利于烟梗微孔生成,增大比表面积。在研究活化剂用量、活化温度、活化时间三个活化工艺参数对烟梗活性炭得率以及比表面积的影响的基础上,获得了烟梗热解活化的最佳工艺参数。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TK6
【图文】：

原理图,热分析仪,原理图

图 2-1 同步热分析仪原理图主要技术参数如表 2-1。该仪器可同时测量实验样品在实的变化，可以同时进行热重分析和差热分析。表 2-1 热重分析仪主要技术指标指标参数温度范围 25~1650℃真空密闭性 10-2mbar最大称重量 5000mg天平灵敏度 0.1μg热电偶铂或铂铑(R 型)TG 解析度 0.001℃升温速率 0.1～50℃/minDSC 解析度 <1μW的主要工作原理是将天平构建到了电路中，成为一个可以。实验中，程序控温仪控制温度，按照一定的升温速率增

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图 2-4 范式组分分析法流程图2.6 微观结构的观察将需要观察微观结构的烟梗炭使用下图 2-5 所示的 Gatan 公司精密刻蚀镀膜仪 682 进行喷金，用于扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）样品的制备和前置处理。该仪器采用离子溅镀方式可获得颗粒细小非晶态膜，镀膜精度为纳米量级，且具有镀膜速度快的特点。图 2-5 精密刻蚀镀膜仪 682

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图 2-4 范式组分分析法流程图察结构的烟梗炭使用下图 2-5 所示的 G用于扫描电镜（Scanning Electron Mi该仪器采用离子溅镀方式可获得颗粒具有镀膜速度快的特点。

【引证文献】