生物质催化热解实验研究

发布时间：2020-08-25 03:10

【摘要】：与化石能源相比,生物质具有资源丰富、可再生、二氧化碳零排放等优点,受到越来越多的重视,生物质热解被认为是最有潜力的生物质利用途径之一本文分别对农业废弃物花生壳、玉米秆酶解残渣木质素、松木屑三种生物质原料进行热解实验。首先通过热重分析考察三种生物质的热解特性,并进一步在2.0kg/h处理量的流化床反应器小试装置上探讨了影响生物油产率的因素,得出各原料热解的最佳反应条件,并对热解产物进行了分析。热解实验以河砂为流化床填料,用分级冷凝和电捕获器相结合的方式收集生物油。花生壳最佳热解条件下生物油的产率为54.7%,一级冷凝油和电捕油中都是酚类化合物含量最高,其次为酮类、醛类和酸类化合物。木质素最佳热解条件下生物油产率为30.9%,木质素热解产物相对简单,一级冷凝油的成分主要是酮类和酚类；而电捕油中大部分是酚类,另有15.1%的呋喃类化合物。木屑最佳热解条件下生物油产率达60.1%,一级油中主要成分为酚类、酮类和酸类,电捕油中酚类化合物占了主导地位,含量为47.4%,酮类和酸类化合物所占比重明显减少,另检测到10.6%的酰胺类化合物和9.6%的醚类化合物。分级冷凝收集生物质生物油过程中生物油容易结焦,针对这一问题,对生物油收集装置进行改造,采用空气冷凝、冰水冷凝和静电捕获相结合的方式收集生物油。研究表明,改造后的收集装置不改变生物油产率,但会改变生物油分布,空气冷凝器通过收集少量高沸点的较大分子有机物,可有效解决生物油收集过程中容易结焦的问题。在快速热解实验基础上,分别以炼铝工业废渣赤泥、天然矿物白云石和HZSM-5为催化剂在流化床反应器中对松木屑进行催化热解实验,通过改变流化床内床料河砂和催化剂的体积比考察催化剂对热解和热解产物品质的影响。赤泥催化热解实验中,加入赤泥催化剂体积分数为100%时效果最好,冷凝油酮含量将近50%,电捕油中酚含量高达70%左右,对化合物实现了很好的富集和分离。白云石催化热解实验中,以不同锻烧温度处理的白云石为床料,其中800℃煅烧白云石催化热解效果最好,冷凝油组分变化不大,电捕油中消除了酰胺和醚类物质,而酚、酸、醛、酮等四类物质含量均有所增加。HZSM-5催化实验中,催化剂体积分数50%时催化效果最好,提高了冷凝油和电捕油中酚的含量,还产生了一定含量的烃类和酯类化合物。生物质的利用途径主要有生物方法和热化学方法,本文以生物质生物处理方法的废料作为热化学处理方法的原料,使生物质能源转化效率最大化。将炼铝工业废渣赤泥用于催化热解试验,使生物油中化合物得到有效分离和富集,同时也为赤泥提供了一种新的利用途径。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK6

【参考文献】