基于生物质组分的分级热解特性研究
发布时间：2020-12-23 08:09
生物质能源是唯一可再生的碳源,具有制备高品位能源以及化学品的潜力。生物质热解可以有效的将生物质转化为气液固三态产物,但目前制得的生物油因为成分复杂等多种因素的制约难以有效利用,因此需要设法提高生物油的品质,将生物油中高附加值成分富集和分离。通过水热预处理、低温热解和高温热解三步反应可以分别实现半纤维素、纤维素和木质素的转化,并在每个转化阶段得到相应的目标产物。本文以三种典型的木质纤维素生物质:玉米秆、花生壳和稻秆为研究对象,分析了水热预处理、低温热解以及高温热解各阶段中主要反应条件对产物特性的影响,探索生物质分级热解产物调控机理,为建立基于组分的生物质分级热解新工艺提供理论依据。使用高温高压反应釜对生物质原料进行水热预处理,以探究原料种类、水热温度以及固液比对产物特性的影响。就原料而言,三种生物质水热处理后灰分含量均大幅下降,糠醛是液体产物的主要成分,花生壳水热液体产物中糠醛的相对含量和产率均最高。在160℃240℃温度范围内,随着水热温度上升,半纤维素降解程度不断加深,水热温度为200℃220℃时,大部分半纤维素都已经降解。固液比对半纤维素...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
生物质热解转化过程
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文保留生物质中的纤维素和半纤维素。在后续的低温热解步骤中，以水热焦为热解原降解水热焦中的纤维素以制备左旋葡聚糖，而大部分木质素则在随后的高温热解中解，同时对挥发分催化以制备高附加值的芳烃。通过调节各个步骤的工况以获取产和相对浓度较高的目标产物，同时探索生物质分级热解产物调控机理。
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文器控制装置温度设置为常温，节流阀自动打开向冷却回路中通冷却水以将反应釜物料快速降至常温。待温度降至常温后，缓慢打开出气阀，使用气袋收集水热气物。当反应釜完全卸压后，收集固液产物进行真空抽滤分离。液体产物装入样品并放入冰箱中保存待测。水热液体产物中的有机成分溶于水中，而水对 GC-MS 质谱腔、离子源以及色谱柱都有不利影响。因此本实验以乙醚作为萃取剂将水热产物中的有机成分萃取出来，乙醚与水解液的比例为 1:2，萃取时间为 12h，取分斗上层的乙醚相进行成分分析。固体产物在 105℃烘箱中干燥 24h 后称重，放置燥皿中备用。水热固体产物的产率为烘干的水热焦质量与所添加水热原料质量，使用 GC-MS 定量计算出乙醚萃取液中糠醛的浓度，推算出所取的部分水解液醛的质量，进而推算出所有液体产物中糠醛的质量，其质量与所添加水热原料之为糠醛的产率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质水热过程中水热炭理化结构演变特性[J]. 高英,袁巧霞,陈汉平,吴可,杨海平,王贤华. 太阳能学报. 2016(12)
[2]半纤维素模型化合物热解机理的理论研究[J]. 黄金保,吴隆琴,童红,刘朝,贺超,潘贵英. 燃料化学学报. 2016(08)
[3]Ni/HZSM-5催化热解玉米秸秆制取生物油的研究[J]. 刘宁,王丽红,易维明. 山东理工大学学报(自然科学版). 2016(05)
[4]木质纤维素生物质水热液化的研究进展[J]. 王伟,闫秀懿,张磊,周菁辉. 化工进展. 2016(02)
[5]XRD分峰法测定天然纤维素结晶度的研究[J]. 刘治刚,高艳,金华,于世华. 中国测试. 2015(02)
[6]水热技术在生物质转换中的研究进展[J]. 何选明,王春霞,付鹏睿,陈诚,王小娟. 现代化工. 2014(01)
[7]生物质气化技术发展分析[J]. 吴创之,刘华财,阴秀丽. 燃料化学学报. 2013(07)
[8]水热炭化废弃生物质的研究进展[J]. 吴倩芳,张付申. 环境污染与防治. 2012(07)
[9]世界煤炭资源供需形势分析[J]. 许莉. 中国煤炭地质. 2012(06)
[10]世界能源现状和未来[J]. 樊东黎. 金属热处理. 2011(10)
博士论文
[1]生物质水热降解过程机理与产物形成机制研究[D]. 高英.华中科技大学 2013
硕士论文
[1]木质素快速热解催化重整制备芳香烃的研究[D]. 赵静.东南大学 2016
[2]禾本科生物质选择性热解制备4-乙烯基苯酚的研究[D]. 叶小宁.华北电力大学 2015
[3]褐煤、烟煤、无烟煤及其混煤的燃烧特性研究[D]. 甘萍香.昆明理工大学 2013
本文编号：2933368
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
生物质热解转化过程
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文保留生物质中的纤维素和半纤维素。在后续的低温热解步骤中，以水热焦为热解原降解水热焦中的纤维素以制备左旋葡聚糖，而大部分木质素则在随后的高温热解中解，同时对挥发分催化以制备高附加值的芳烃。通过调节各个步骤的工况以获取产和相对浓度较高的目标产物，同时探索生物质分级热解产物调控机理。
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文器控制装置温度设置为常温，节流阀自动打开向冷却回路中通冷却水以将反应釜物料快速降至常温。待温度降至常温后，缓慢打开出气阀，使用气袋收集水热气物。当反应釜完全卸压后，收集固液产物进行真空抽滤分离。液体产物装入样品并放入冰箱中保存待测。水热液体产物中的有机成分溶于水中，而水对 GC-MS 质谱腔、离子源以及色谱柱都有不利影响。因此本实验以乙醚作为萃取剂将水热产物中的有机成分萃取出来，乙醚与水解液的比例为 1:2，萃取时间为 12h，取分斗上层的乙醚相进行成分分析。固体产物在 105℃烘箱中干燥 24h 后称重，放置燥皿中备用。水热固体产物的产率为烘干的水热焦质量与所添加水热原料质量，使用 GC-MS 定量计算出乙醚萃取液中糠醛的浓度，推算出所取的部分水解液醛的质量，进而推算出所有液体产物中糠醛的质量，其质量与所添加水热原料之为糠醛的产率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质水热过程中水热炭理化结构演变特性[J]. 高英,袁巧霞,陈汉平,吴可,杨海平,王贤华. 太阳能学报. 2016(12)
[2]半纤维素模型化合物热解机理的理论研究[J]. 黄金保,吴隆琴,童红,刘朝,贺超,潘贵英. 燃料化学学报. 2016(08)
[3]Ni/HZSM-5催化热解玉米秸秆制取生物油的研究[J]. 刘宁,王丽红,易维明. 山东理工大学学报(自然科学版). 2016(05)
[4]木质纤维素生物质水热液化的研究进展[J]. 王伟,闫秀懿,张磊,周菁辉. 化工进展. 2016(02)
[5]XRD分峰法测定天然纤维素结晶度的研究[J]. 刘治刚,高艳,金华,于世华. 中国测试. 2015(02)
[6]水热技术在生物质转换中的研究进展[J]. 何选明,王春霞,付鹏睿,陈诚,王小娟. 现代化工. 2014(01)
[7]生物质气化技术发展分析[J]. 吴创之,刘华财,阴秀丽. 燃料化学学报. 2013(07)
[8]水热炭化废弃生物质的研究进展[J]. 吴倩芳,张付申. 环境污染与防治. 2012(07)
[9]世界煤炭资源供需形势分析[J]. 许莉. 中国煤炭地质. 2012(06)
[10]世界能源现状和未来[J]. 樊东黎. 金属热处理. 2011(10)
博士论文
[1]生物质水热降解过程机理与产物形成机制研究[D]. 高英.华中科技大学 2013
硕士论文
[1]木质素快速热解催化重整制备芳香烃的研究[D]. 赵静.东南大学 2016
[2]禾本科生物质选择性热解制备4-乙烯基苯酚的研究[D]. 叶小宁.华北电力大学 2015
[3]褐煤、烟煤、无烟煤及其混煤的燃烧特性研究[D]. 甘萍香.昆明理工大学 2013
本文编号：2933368
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