铜渣催化气化木质素的基础研究
发布时间：2021-06-11 17:50
木质素是存储量仅次于纤维素的生物质组分,大量分布于植物中。作为一种有很大发展潜力的清洁可再生能源,其利用技术一直受到广泛的关注。但目前针对其气化技术开展的研究较少。木质素结构复杂、稳定性高,热解产物大部分为焦炭。催化剂的使用能够提高其碳转化率和产气率。铁橄榄石是生物质气化中常用的矿石催化剂,具有催化性能好、耐磨损性高的优点。而在铜冶炼过程中产生的工业废渣——铜渣与其化学成分相似,其主要矿相为2FeO-SiO2、Fe3O4和Ca（Fe, Mg）（SiO3）2。鉴于此,本文利用铜渣的催化性能来定向催化气化木质素,探讨木质素的气化特性和铜渣的催化反应机理,主要开展了下述工作：首先利用热重分析仪,考察了原铜渣与煅烧铜渣对木质素空气气化特性的影响,并分析了催化剂和木质素的质量比（即C/L）和不同的升温速率对木质素气化性能的影响。结果表明,木质素的空气气化反应包括五个过程：干燥、预热、热解、缓慢热解和焦炭气化。其失重速率曲线有明显的3个峰,分别对应于干燥、热解和气化阶段,且峰值逐渐增加。这说明,在木质素气化反应过程中,焦炭气化是主要反应阶段。而原铜渣和煅烧铜渣的加入能明显使木质素失重曲线向低温区偏...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１热重分析仪??２．３实结果与讨论??
Ｉ?ｍｉ??图２．１热重分析仪??２．３实验结果与讨论??２．３．１木质素空气热解气化特性分析??通过对木质素在升温速率为１０?ｋ／ｍｉｎ时进行热重实验，得出其ＴＧ和ＤＴＧ曲线??图，如图２．２所示。??Ｉ??０．２??１００?｜ｌ二品１?巧??－?．：?．…１??Ｉ?［?＾?ＡＳ?Ｉ??４０?－?、－?＊０．８?Ｑ??２０－??■?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?■?Ｉ?■?Ｉ?■?？?■?Ｉ?■?Ｉ?■?Ｉ?．?－１２??１００?２００?３００?４００?５００?６００?７００?８００?９００?１０００??Ｔｅｍｐｅ?巧?ｔｕ?巧（’Ｃ）??图２．２木质素气化的ＴＧ和ＤＴＧ曲线??１２??
２．３．４升温速率对木质素空气气化特性的影响??将木质素与椒烧铜渣混合样品在升温速率分别为５ｋ／ｍｉｎ、ｌＯｋ／ｍｉｎ、２０ｋ／ｍｉｎ进??行实验，其中Ｃ／Ｌ＝１．５。图２．１１为其ＴＧ曲线分析，图２．１２为ＤＴＧ曲线分析。??１朋??．?Ｉ?，?Ｉ?，?１?．?Ｉ?Ｉ???？?２００?４００?６００?８００?１０００?－??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ＣＣ）??图２．７木质素铜渣沿合样品在不同升温速率Ｆ的ＴＧ曲线??从图２．１１可Ｗ看出，不同的升温速率对木质素气化产生影响。铜渣木质素混合??样在３种升温速率的作用下，热解阶段的溫度范围约为１７〇￣４１（ＴＣ，失重率约为??３０．１９％，２７．８０〇／〇和２４．２６％。气化阶段温度范围分别约为４１０？４９０°Ｃ，４４０￣５５０°Ｃ和??４７０￣６２４°Ｃ，失重率分别为４１．０８％，４５．９１％和４６．０９％。可Ｗ看出，随着升温速率的??增加，其热解失重曲线向高温区偏移，这是因为反应时，热量从样品外部向试样内?＿??部的传热
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧气对生物质气化气及焦油成分影响的实验研究[J]. 刘春元,罗永浩. 上海理工大学学报. 2014(04)
[2]β-1型木质素二聚体高温蒸汽气化机理的理论研究[J]. 曹小玲,张航,邓胜祥,唐世斌,熊家佳,罗海银,曹孔彬. 燃料化学学报. 2014(07)
[3]基于Cu-Zn/Al2O3-ZrO2催化剂的甲醇水蒸汽重整制氢试验[J]. 戴晓旭,纪常伟,句丙杰,梁晨,张翊. 北京工业大学学报. 2013(07)
[4]双外推法研究棉秆热解过程的动力学机理[J]. 王新运,万新军,陈明强,王君. 过程工程学报. 2013(03)
[5]木质素的结构研究与应用[J]. 路瑶,魏贤勇,宗志敏,陆永超,赵炜,曹景沛. 化学进展. 2013(05)
[6]木质素慢速热解机理[J]. 程辉,余剑,姚梅琴,许光文. 化工学报. 2013(05)
[7]木质素热解/炭化官能团演变与焦炭形成[J]. 曹俊,肖刚,许啸,金保昇. 东南大学学报(自然科学版). 2012(01)
[8]松木锯屑CO2-水蒸气气化制取富氢气体工艺条件的试验研究[J]. 张强,蒋恩臣,李柏松,王明峰. 太阳能学报. 2011(10)
[9]不同气氛下生物质焦油气化制备合成气[J]. 江程程,肖波,胡智泉,成功,张艳丽. 安徽农业科学. 2011(24)
[10]基于三组分的生物质快速热解实验研究[J]. 赵坤,肖军,沈来宏,瞿婷婷. 太阳能学报. 2011(05)
博士论文
[1]固体热载体法生物质催化气化制氢新工艺研究[D]. 魏立纲.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]催化热解转变和粒度对煤中温催化气化影响研究[D]. 王西明.华东理工大学 2014
[2]铜渣催化气化生物质的动力学研究[D]. 邓双辉.昆明理工大学 2013
本文编号：3225002
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１热重分析仪??２．３实结果与讨论??
Ｉ?ｍｉ??图２．１热重分析仪??２．３实验结果与讨论??２．３．１木质素空气热解气化特性分析??通过对木质素在升温速率为１０?ｋ／ｍｉｎ时进行热重实验，得出其ＴＧ和ＤＴＧ曲线??图，如图２．２所示。??Ｉ??０．２??１００?｜ｌ二品１?巧??－?．：?．…１??Ｉ?［?＾?ＡＳ?Ｉ??４０?－?、－?＊０．８?Ｑ??２０－??■?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?■?Ｉ?■?Ｉ?■?？?■?Ｉ?■?Ｉ?■?Ｉ?．?－１２??１００?２００?３００?４００?５００?６００?７００?８００?９００?１０００??Ｔｅｍｐｅ?巧?ｔｕ?巧（’Ｃ）??图２．２木质素气化的ＴＧ和ＤＴＧ曲线??１２??
２．３．４升温速率对木质素空气气化特性的影响??将木质素与椒烧铜渣混合样品在升温速率分别为５ｋ／ｍｉｎ、ｌＯｋ／ｍｉｎ、２０ｋ／ｍｉｎ进??行实验，其中Ｃ／Ｌ＝１．５。图２．１１为其ＴＧ曲线分析，图２．１２为ＤＴＧ曲线分析。??１朋??．?Ｉ?，?Ｉ?，?１?．?Ｉ?Ｉ???？?２００?４００?６００?８００?１０００?－??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ＣＣ）??图２．７木质素铜渣沿合样品在不同升温速率Ｆ的ＴＧ曲线??从图２．１１可Ｗ看出，不同的升温速率对木质素气化产生影响。铜渣木质素混合??样在３种升温速率的作用下，热解阶段的溫度范围约为１７〇￣４１（ＴＣ，失重率约为??３０．１９％，２７．８０〇／〇和２４．２６％。气化阶段温度范围分别约为４１０？４９０°Ｃ，４４０￣５５０°Ｃ和??４７０￣６２４°Ｃ，失重率分别为４１．０８％，４５．９１％和４６．０９％。可Ｗ看出，随着升温速率的??增加，其热解失重曲线向高温区偏移，这是因为反应时，热量从样品外部向试样内?＿??部的传热
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧气对生物质气化气及焦油成分影响的实验研究[J]. 刘春元,罗永浩. 上海理工大学学报. 2014(04)
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[4]双外推法研究棉秆热解过程的动力学机理[J]. 王新运,万新军,陈明强,王君. 过程工程学报. 2013(03)
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[6]木质素慢速热解机理[J]. 程辉,余剑,姚梅琴,许光文. 化工学报. 2013(05)
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[8]松木锯屑CO2-水蒸气气化制取富氢气体工艺条件的试验研究[J]. 张强,蒋恩臣,李柏松,王明峰. 太阳能学报. 2011(10)
[9]不同气氛下生物质焦油气化制备合成气[J]. 江程程,肖波,胡智泉,成功,张艳丽. 安徽农业科学. 2011(24)
[10]基于三组分的生物质快速热解实验研究[J]. 赵坤,肖军,沈来宏,瞿婷婷. 太阳能学报. 2011(05)
博士论文
[1]固体热载体法生物质催化气化制氢新工艺研究[D]. 魏立纲.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]催化热解转变和粒度对煤中温催化气化影响研究[D]. 王西明.华东理工大学 2014
[2]铜渣催化气化生物质的动力学研究[D]. 邓双辉.昆明理工大学 2013
本文编号：3225002
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