生物质水热降解过程机理与产物形成机制研究

发布时间：2021-03-08 14:21

　　随着能源与资源的短缺和环境污染的日益严重,生物质高效转化和产品高值化利用引起了广泛的关注,但由于生物质自身的能源品位较低,以单一产品为目标的转化模式并不具有长远的竞争力,通过利用水热降解技术可以实现生物质的资源化以及高值化利用。因此,本论文以农作物秸秆（麦秆、棉秆,稻秆）,林业废弃物（松木屑）,水生植物（水葫芦）以及模型化合物（纤维素,半纤维素和木质素）为原料,以水热转化为技术路线,利用高温高压水热反应器,以得到具有较高利用价值的生物油和水热炭为目标产物,深入地研究生物质水热降解的影响因素、反应过程机理和目标产物调控,为生物质水热转化规模化和高值化利用提供科学指导,为其工业化应用提供数据基础。首先,对生物质主要组份（纤维素）的水热降解特性进行了系统地研究,全面分析了反应温度和停留时间对纤维素水热产物分布的影响,并从产物的化学结构入手,对纤维素水热解机理进行了探索。随着温度的升高,重质油产率在250℃时达到最大,重质油组分变得复杂,固体残渣产率逐渐降低。随着停留时间的延长重质油产率呈现先增加后降低的趋势,而其对固体残渣产率没有明显的影响,然而通过对固相产物的热重、红外、元素、SEM和XP... 

【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】：143 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 可再生能源与生物质能
    1.2 生物质热化学转化技术
    1.3 生物质水热转化过程
    1.4 本文主要研究内容
2 纤维素水热实验及动力学研究
    2.1 实验样品与方法
    2.2 温度对纤维素水热产物分布的影响
    2.3 停留时间对纤维素水热产物分布的影响
    2.4 水热转化化学反应动力学分析
    2.5 本章小结
3 生物质水热转化和主要组分的模拟预报
    3.1 实验样品和实验方法
    3.2 合成生物质的水热产物分布
    3.3 生物质水热解和主要组分间的计算预报
    3.4 本章小结
4 生物质水热转化过程及其产物特性
    4.1 实验样品与方法
    4.2 样品化学组成分析
    4.3 生物质水热转化正交实验设计
    4.4 水热转化影响因素实验
    4.5 本章小结
5 水热转化过程中水热炭的理化结构演变特性
    5.1 实验样品与方法
    5.2 生物质水热炭特性分析
    5.3 水热温度对炭结构的影响
    5.4 水热时间对炭结构的影响
    5.5 水热压力对炭结构的影响
    5.6 反应物浓度对炭结构的影响
    5.7 本章小结
6 水热转化过程中炭微球形成机理
    6.1 实验样品与方法
    6.2 葡萄糖基炭微球的制备及表征
    6.3 生物质基炭微球的制备及表征
    6.4 炭微球形成机理
    6.5 本章小结
7 全文总结和展望
    7.1 全文总结
    7.2 创新和特色
    7.3 建议和展望
致谢
参考文献
附录 攻读博士学位期间发表的论文和参加的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]世界可再生能源开发现状和趋势(下)[J]. 钱伯章.  太阳能. 2012(02)
[2]世界可再生能源开发现状和趋势(上)[J]. 钱伯章.  太阳能. 2012(01)
[3]世界生物质能源发展现状及方向[J]. 车长波,袁际华.  天然气工业. 2011(01)
[4]我国可再生能源发展现状和前景展望[J]. 韩芳.  可再生能源. 2010(04)
[5]生物质模型化合物在超临界水中的气化[J]. 关宇,郭烈锦,张西民,吕友军,郝小红.  化工学报. 2006(06)
[6]农业生物质在超临界水中气化制氢的实验研究[J]. 吕友军,冀承猛,郭烈锦.  西安交通大学学报. 2005(03)
[7]生物质在超临界水中热解行为的初步研究[J]. 曲先锋,彭辉,毕继诚,王锦风,孙东凯.  燃料化学学报. 2003(03)
[8]超临界水中纤维素气化制氢的实验研究[J]. 毛肖岸,郝小红,郭烈锦,杜新武.  工程热物理学报. 2003(03)
[9]生物质气化对减少CO2排放的作用[J]. 阴秀丽,吴创之,徐冰嬿,陈勇.  太阳能学报. 2000(01)

博士论文
[1]低维功能纳米材料的液相合成、表征与性能研究[D]. 孙晓明.清华大学 2005



本文编号：3071198