生物质微波裂解实验研究

发布时间：2020-08-31 17:36

　　本文在微波裂解反应器中对生物质裂解展开研究。论文对比研究了不同气氛条件下微波裂解过程,考察了催化剂对裂解产物的影响及不同种类原料的裂解规律。该研究为生物质微波裂解提供了一定的理论依据。论文对比研究了 N2、CO2气氛下微波裂解过程。在N2气氛下,液体产物裂解油中主要成分为酚类和酯类,分别占27.7%和34.5%,固体产物焦炭的比表面为125.44m2/g。在CO2气氛下,液体产物裂解油中酯类的含量降至4.6%,酚类的含量增至41.5%,固体产物焦炭的比表面积增至13 6.85m2/g。在CO2气氛下,考察了四种催化剂(KCl、KH2PO4、Ca(OH)2、Na2CO3)对微波裂解的影响。研究表明,Ca(OH)2催化效果最好,裂解油产率为41.24%。催化剂的酸碱性对裂解油的pH值有一定的影响,催化剂Ca(OH)2和Na2CO3有利于降低裂解油的酸性。对木屑进行酸处理后,液体产物裂解油的成分减少,糠醛和柠檬酸乙酯含量分别为14.8%和14.3%,固体产物焦炭的比表面积增加到了 178.52m2/g。碱处理后,液体产物裂解油中酚类物质增加了 29.9%,达到了 53.9%。在C02气氛下,对不同种类的生物质原料进行了研究。研究表明,大豆杆和青竹微波裂解油中酚类占40%左右,花生杆微波裂解油中酚类占23.81%,而稻壳微波裂解油中酸类高达25.37%。另外,随着功率提高,焦炭中C/H和C/O比下降,焦炭的芳香度和极性增加,焦炭的比表面积增大。
【学位单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TK6
【部分图文】：

工艺流程图,烧蚀,反应器,工艺流程

华东理工大学硕士学位论文逡逑体，反应产物要通过旋风分离器分离生物质炭，气体通过两个相连的冷凝器来收集生物逡逑油，不可冷凝气体通过过滤器排出。烧蚀反应器的工艺流程如图１．８所示，在烧蚀反应逡逑器中利用外界提供的压力让生物质原料颗粒以相对比较高的速率（＞］．２ｍ／ｓ）在６００°Ｃ以逡逑下的反应器表面移动进行裂解。产物跟随氮气离开反应器进入旋风分离器中，冷凝塔将逡逑最初的挥发产物冷凝，静电沉积器将剩余的挥发产物中的可冷凝部分冷凝沉积，气体产逡逑物流经流量计后排出。旋转锥反应器的工作原理与热解系统如图１．９所示，生物质原料逡逑颗粒加入到惰性的沙子或具有催化活性的颗粒流中，被加速到逐渐升温的反应器表面进逡逑行热裂解，同时沿着反应器壁螺旋上升，生物质炭从旋转锥的顶部排出，产生的气体产逡逑物通过反应器后经过旋风分离器进入冷凝系统，气体中的油组分被冷凝下来，不可冷凝逡逑气体通入燃烧器进行燃烧。逡逑生物质逡逑，邋Ｉ邋，逡逑干燥逡逑Ｖ逦热水冷凝器逦冰水冷凝器逡逑粉：碎邋Ｉ逦逦Ｊ￣￣逦￣￣逦逡逑Ｗ邋＾邋Ｉ逦［■—？ｎ逦：ｓ＝Ｌ—＞？邋§逡逑ｕ逦＾逡逑集炭箱生物油逡逑１逦｜加热炉逦－？气体逡逑Ｌ—气体分析—逡逑逦＜逦—Ｉ逡逑气体缓冲罐逡逑图１．７流化床反应器工艺流程逡逑Ｆｉｇ．邋１．７邋Ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ邋ｂｅｄ邋ｒｅａｃｔｏｒ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑生物质逡逑Ｉｎｎ逡逑￣邋烧逦冷——

示意图,沼气发酵,基本过程,示意图

逦－逡逑图１．９旋转锥工作原理与热解反应系统逡逑Ｆｉｇ．邋１．９邋Ｒｏｔａｔｉｎｇ邋ｃｏｎｅ邋ｗｏｒｋｉｎｇ邋ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ａｎｄ邋ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑１．２．３生物转换逡逑在自然界中很多能在无氧条件下经过发酵分解糖的微生物，如酵母菌、细菌、霉菌逡逑等，这些微生物通过发酵过程获得能量。酵母菌和少数细菌发酵时产物只有酒精和Ｃ０２，逡逑这个发酵过程可以以式１－１表示如下：逡逑Ｃ６Ｈ１２０６—２ＣＨ３ＣＨ２０Ｈ＋２Ｃ０２逦（１－２）逡逑发酵过程也受到一些因素的影响，包括温度、ｐＨ值、溶氧浓度以及设备条件等。逡逑沼气发酵的基本过程如图１．］0。逡逑逦邋｜｜邋产甲烧逡逑单糖丁酸邋——逦ｃ0２逦逡逑多糖液化低聚糖产酸丙酸逦Ｈ２＋Ｃ：0Ｚ邋￣１邋ＣＨ４＋Ｈ２Ｑ逡逑＿逦产甲烷逡逑图１．１０沼气发酵的基本过程示意图逡逑Ｆｉｇ．邋１．１０邋Ｂｉｏｇａｓ邋ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ邋ｂａｓｉｃ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑１．３生物质能利用现状逡逑生物质能因其本身的能量密度低并且分布具有分散性，大规模高效利用比较困难，逡逑因此仍然未能成为商品能源。采用不同的加工利用方式得到的经济效益差别很大，国内逡逑外致力于研发生物质能使其逐步得到推广使用。逡逑欧美等西方国家较早的开发利用生物质能，如美国２００１－２０１０十年时间生物质能产逡逑品总产量由５％提高到了邋１２％，在２０１３年生物质能的利用占到总可再生资源的一半，总逡逑能源消费的５％［３７］。印度提出了绿色能源工程的发展计划

热解反应,热解过程,二级,二次

烷氧基酚的减少，微波热解酸处理木质素得到了更好品质的裂解生物油，苯酚的总收率逡逑提高到了邋１４．１５％，而愈创木酚的收率减少到２２．３６％。Ｍｕ邋Ｖ／刚等提出的可能的木质素逡逑热解反应路径如图１．１３所示。逡逑Ａｌｓｈｒａ＇Ａｈ邋Ａ［７ｉ］在低温Ｐ００？２８０。。）下对纤维素进行了微波热解，研宄了温度、纤维逡逑素类型（结晶和无定型）、微波吸收剂对热解的影响。比较了在相同的加热速率下得到的逡逑微波裂解油和常规热解油，在２６０°Ｃ无定型纤维素微波裂解得到的最大裂解油产率为逡逑４５％，加水显著增加了裂解油的产率使得无定型纤维素和结晶纤维素微波裂解油的产率逡逑

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