松子壳热解特性及其工艺参数研究

发布时间：2020-11-08 10:41

　　 生物质能利用技术种类繁多,一般分为四大类,分别是直接燃烧技术、热化学转换技术、生物化学技术和液化技术,而在热化学转换过程中,生物质热解技术一直备受国际上的广泛重视,生物质原料通过热解可以转化为高附加值、高品位的炭、生物油和可燃气,在精制处理后具有非常广阔的市场前景。本文以松子壳颗粒为研究对象,利用自主研发的变螺距生物质连续热解反应系统进行了热解制炭、制油、制气的试验研究,考察了反应温度、处理时间对三态产物产率及其品质的影响,并对其结构、成分和性质进行了深入的分析,为松子壳颗粒热解的试验研究提供了科学的依据。具体内容如下:(1)对生物质原料进行基础成分分析和热重分析,确定反应温度的区间和处理时间的范围。控制不同的反应温度(300℃、400℃、500℃、600℃和700℃)和处理时间(4min、6min、8min、l0min和12min)进行生物质连续热解试验。(2)考察了不同工艺条件下松子壳热解炭的产率及其各项指标的变化趋势,并对其表征进行了深入的分析,结果表明:随着反应温度的升高,热解炭的产率迅速降低,灰分含量缓慢升高,挥发分含量迅速降低,固定碳含量迅速升高,热值先迅速升高,在600℃C左右时达到最大,而后缓慢降低,碘吸附值先迅速升高而后降低,在500℃左右时达到最大,密度呈明显降低的趋势;随着处理时间的增加,热解炭的产率及其各项指标与反应温度相比变化较小;松子壳500℃热解炭的孔隙结构与其它反应温度下相比较为发达。(3)考察了不同工艺条件下松子壳生物油的产率及其各项指标的变化趋势,并对其成分和性质进行了深入的分析,结果表明:随着反应温度的升高,生物油的产率呈先升高后降低的趋势,在500℃左右时达到最大,木醋液的产率逐渐升高,在500℃左右时达到最大,在温度继续升高的过程中迅速降低,含水率逐渐降低,黏度逐渐降低,pH值呈缓慢降低的趋势,焦油的产率逐渐升高,在500℃左右时已达到较大值,在温度继续升高的过程中呈缓慢升高的趋势,热值先迅速升高后迅速降低,在600℃左右时达到最大,黏度迅速降低,pH值呈缓慢降低的趋势;随着处理时间的增加,生物油的产率及其各项指标与反应温度相比变化较小;在500℃、8min下热解制备的木醋液,其成分主要为酚类和酮类,含量分别为53.88%和20.93%,在这一条件下热解制备的焦油,其成分主要为酚类和醛类,含量分别为60.76%和8.98%;在500℃、8min下热解制备的木醋液的羟自由基清除率为66.63%,其清除率较高,抗氧化性较强,在这一条件下热解制备的木醋液,尽管其pH值较低,但腐蚀性却较弱。(4)考察了不同工艺条件下松子壳热解气的产率及其各项指标的变化趋势,并对其成分进行了深入的分析,结果表明:随着反应温度的升高,热解气的产率迅速升高,H2的产率迅速升高,CO的产率逐渐升高,在500℃左右时达到最大,在温度继续升高的过程中逐渐降低,CH4的产率迅速升高,CO2的产率迅速降低,C2H4和C2H6的产率逐渐升高,热解气的热值迅速升高;随着处理时间的增加,热解气的产率及其各项指标与反应温度相比变化较小。
【学位单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：TK6
【部分图文】：

烧释放热量为主，直到近二十年左右，随着人们环保意识的提高，以及化石燃料的日趋减少，??人们逐渐开始在可再生能源方面寻求新的出路，在这样一个大的背景下，生物质能利用新技??术的研究与应用有了较快的发展。总的来说生物质能利用的形式多种多样，具体形式如图１－１??所示。??生物质热化学转换技术是生物质能利用技术之一，其中最有前途的利用形式是气化和热??解，不仅可以产出炭、可燃气和化工原料，同时还可以产出一些副产物，如飞灰、ＮＯｘ、Ｓ０２??和焦油等。而在热化学转换过程中，生物质热解技术一直备受国际上的广泛重视［７＿８］。??｜??２??

?１９．２４?１７．４０??原料的热分析曲线如图２－１所示，运用ＳＴＡ４４９Ｃ?Ｊｕｐｉｔｅｒ型热分析仪，在升温速率为１０??°Ｃ／ｍｉｎ，反应终温为８０（ＴＣ，并在流量为２０ｍｌ／ｍｉｎ、纯度为９９．９９％的氮气保护下进行测量。??由图可以看出，松子壳热解主要分为以下三个阶段：第一个明显失重的阶段是温度接近??ＨＫＴＣ时，松子壳中水分（自由水、结晶水和吸附水等）受热损失的过程；水分受热损失的过程??结束后，松子壳热解进入了过渡的阶段，在温度升高到２５０°Ｃ之前，一些小分子物质不断的??挥发出来，生成了不可燃气体，在这一阶段松子壳的质量损失很小；随着温度的继续升高，??松子壳热解进入了第二个明显失重的阶段，在这一过程中构成生物质的纤维素、半纤维素和??木质素以及一些可溶于极性或非极性溶剂的提取物发生了热解反应，热解生成的挥发性物质??被氮气气流吹走

ｇＫＳ释雇ｉ?Ｊ８Ｌ?ｉｎ＾?ｋ??：，．ｉ??图２－３生物质连续热解装置实物??Ｆｉｇ．２－３?Ｒｅａｌ?ｐｉｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃｏｎｓｅｃｕｔｉｖｅ?ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ?ｄｅｖｉｃｅ?ｏｆ?ｂｉｏｍａｓｓ??本试验涉及的其它试验装置设备如表２－４所示，其实物如图２－４所示。??表２－４主要试验设备??Ｔａｂ．２－４?Ｔｈｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ??设备名称?设备型号?生产厂家??恒温鼓风干燥箱?９６２０?Ａ?上海比朗公司??电子天平?ＰＷＣ２１４?ＡＤＡＭ公司??智
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 阿依江·达吾列提;迪丽努尔·塔力甫;买力克扎提;;三种自制木醋液理化性能比较及棉秆木醋液成分分析[J];广东化工;2012年14期

2 李元祥;林红卫;;阔叶树皮木醋液与木焦油有机成分的气相色谱分析[J];分析科学学报;2012年01期

3 胡春花;达布希拉图;;木醋液和炭醋肥对设施蔬菜土壤肥力及蔬菜产量的影响[J];中国农学通报;2011年10期

4 陈渊;黄祖强;杨家添;朱万仁;莫建华;刘利雁;;机械活化预处理甘蔗渣制备醋酸纤维素的工艺[J];农业工程学报;2010年09期

5 朱金陵;何晓峰;王志伟;李在峰;雷廷宙;;玉米秸秆颗粒热解制炭的试验研究[J];太阳能学报;2010年07期

6 尉芹;马希汉;朱卫红;张珊珊;李晓明;;不同温度段苹果枝木醋液化学组成、抑菌及抗氧化活性比较[J];林业科学;2009年12期

7 赵军;王述洋;;我国生物质能资源与利用[J];太阳能学报;2008年01期

8 王凤旵;王君;陈明功;张学才;邵群;陈明强;;生物油的特性及其应用研究进展[J];生物质化学工程;2008年01期

9 孔令刚;蒋晓岚;;生物质及其开发利用的价值与意义[J];中国科技论坛;2007年09期

10 索娅;张建民;屈星星;段慧维;林洁;;能源作物与传统生物质热重实验的对比研究[J];洁净煤技术;2007年02期

本文编号：2874669