生物质微波热解制取高附加值产品的实验研究

发布时间：2020-10-25 05:37

　　 生物质以其产量巨大、CO_2零排放等优点成为替代化石燃料的重要可再生能源。随着生物质热解技术的发展,微波加热这种新型加热方式因其具备了区别于传统加热方式的独特优势而逐渐被应用到生物质热解过程。本文在自行设计的微波反应器上,对生物质微波热解进行了实验研究,考察了各种因素对热解过程及产物的影响,以期得到具有较高附加值的热解产品。 首先,测定了微波炉功率和温度之间的关系,为热解实验反应温度的控制提供参照依据,并结合前人的研究成果探讨了生物质微波热解机理。 然后,对生物质微波热解进行了系统的实验研究,通过对常规电加热热解、添加微波吸收剂的微波热解和直接微波热解之间的对比研究,发现不添加微波吸收剂的直接微波热解油中左旋葡聚糖含量很高,而前两者中几乎未检测到左旋葡聚糖,并且后者得到的热解炭比表面积显著高于前两者,说明了微波热解在优化生物油组分、获取高附加值、高富集度的化工产品和生物燃料中间体,以及制备高比表面积活性炭方面有很好的应用前景。并且考察了热解终温、原料种类、粒径等因素对微波热解的影响,发现热解油产率随热解终温的提高先升高后降低,热解炭产率总体呈下降趋势,终温≤550℃热解炭比表面积随温度升高逐渐增加,到650℃却明显减小。棉秆和玉米秆热解油中均测得左旋葡聚糖相对含量最高,而稻壳热解油中左旋葡聚糖相对含量较少,糠醛含量较高;玉米秆热解炭比表面积大于棉秆和稻壳热解炭。粒径0.6mm和1-2mm棉秆热解油中左旋葡聚糖含量较高,而粒径5-10mm棉秆热解油中左旋葡聚糖含量明显低于前两者,酚类物质含量随粒径增大而升高。 最后,对生物质微波催化热解进行了实验研究。发现磷酸预处理对于简化生物油组分以及提高糠醛产量十分有效,且得到的热解炭BET比表面积显著高于未经处理的样品;添加MgCl_2得到的热解油和热解炭产率最高,NaCl次之,K_2CO_3最低,三种催化剂均使得热解油中糠醛含量增加,酚类物质有所减少,且MgCl_2效果最明显,只有添加MgCl_2对增加热解炭BET比表面积有一定效果。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2011
【中图分类】：TK6
【部分图文】：

在、唯一可提供液体燃料、可储存和可运输的可再生能源。生物质能的利用途径主要有热化学法、生物化学法和物理法，其中热化学法包括：直接燃烧、热解液化和气化。目前较为成熟的生物质利用技术如图1-1所示[1]。图1-1 生物质利用技术分类生物质直接燃烧用来发电已经完全实现商业化，然而对于小规模应用其热损失比较大，热效率比较低；生物质气化是通过生物质部分氧化转化为可燃气的过程[2]，最

图 1-2 本文研究内容系统框图先，测量了微波炉的升温特性曲线。由于本实验所用的微波炉不能显部的温度，只能调节功率，因此须在热解实验之前测定不同功率下的升质热解温度的控制提供参考依据。并结合前人研究成果，探讨了微波热后，对生物质微波热解进行了系统的实验研究，通过与电加热固定床微波吸收剂的微波热解之间的比较研究得出了生物质微波热解在获物方面的独特优势，还考察了热解终温、原料种类、粒径等因素对热为工业应用中根据目标产物需求选取合适的工艺参数提供了一定的参后，对生物质微波催化热解进行了实验研究，分别考察了磷酸预处K2CO3、MgCl2三种催化剂对热解产物的影响，为微波热解产物的进依据。

需测量反应区温度与微波炉功率的关系，掌握其升温规律，为的控制提供参照依据。材料分别采用碳化硅颗粒和木炭作为微波加热介质测定了微波炉升良好的微波吸收剂，在本文第三章实验中将会用到。采用木炭以下考虑：生物质虽然吸收微波能力较差，但是其热解得到的剂，使得热解反应持续进行，而木炭与热解焦炭性质相似，把测定实验的加热介质，得到的结果更具有参考价值。木炭粒径选 为各种粒径的碳化硅球照片。实验采用的碳化硅颗粒是规则的有以下优点：形状规整，便于分离；性质稳定，不会参与反应定性都很高。
【参考文献】

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本文编号：2855541