不同催化剂和反应条件对生物质热解的影响

发布时间：2021-07-27 03:26

　　生物质热解是热化学转化中最高效和最有潜力的转化方式,然而通过热解生成的生物油的成分复杂,并且含氧量高,含水量高等一系列缺点。另外,生物炭作为热解产物另一主要产物,有着制备成为活性炭,吸附剂和超级电容器的发展潜力,其生物炭结构与性能有着直接关系。为了提高生物油中的目标化合物的含量,对生物炭的结构进行调控,可以通过改变生物质的热解条件来促进或者抑制某些反应途径来加以控制。本文中选用了两种较为典型的生物质原料（草药和杨木）来进行热解实验。首先是研究萃取预处理对草药原料热解性能的影响,将萃取的草药残渣（一种农业废料）热解以生产增值产品。用乙醇萃取毛蒿（一种中草药）得到草药废料。草药残留物和草药原料在不同的热解温度下被热解。通过一系列表征研究生物油的组成和生物炭产品的结构。结果显示用乙醇萃取草药会影响生物油产量和生物炭的组成和性质。草药的萃取也以不同的方式影响纤维素,半纤维素或木质素的热解。促进了由木质素形成具有单环或稠环结构的酚类,同时抑制了由纤维素或半纤维素形成的衍生物。热解过程中含羰基有机物的释放也受到草药萃取的影响。至于炭,在萃取的草药的热解生成的生物炭中保留了更多的羰基。然而,由于萃取... 

【文章来源】：济南大学山东省

【文章页数】：125 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

淀粉、油脂和木制纤维素的组成[12]

不同催化剂和反应条件对生物质热解的影响4图1.2纤维素，木质素和半纤维素的结构组成[13]1.2生物质的热解技术1.2.1生物质热解概念在各类化石能源日益枯竭的今天，生物质的开发显得尤为重要。但是，大多数的生物质主要靠燃烧来释放化学能，这不仅浪费资源，还会加重环境的污染。为了缓解能源与环境压力，并且提高生物质的资源的利用效率，需要开发一种有效转化生物质的技术。因为生物质种类的多样性造就了生物质转化技术的多样性，并且根据实际生产的需要，利用不同的生物质转化技术得到的产物也不同。生物质转化技术大体上可以分为四大类，分别是直接燃烧技术，热化学转化技术，生物转化技术、植物油技术，见图1.3[17,18]。其中，热化学转化技术除了能提高热能之外，还能以工业化的方式生产出具有高品质，易运输，热值高的固体燃料、液体燃料或气体燃料，以及一系列的精细化学品。因此生物质热化学转化技术具有很大的发展潜力。

济南大学硕士学位论文5图1.3生物质热转化技术[17]生物质热解是在热化学转化技术中最高效和最有潜力的转化方式。热解是在缺氧或有限供氧的环境下，生物质转化为固体炭、合成气和液体产物的过程。根据升温速率以及反应温度的作用。热解又可以分为慢速热解、快速热解和高温热解。慢速热解是为了制备生物炭，在较低的温度和反应速率下反应，并且反应时间较长。而对于快速热解，则是在高速的升温速率下，在中等反应温度下进行的热裂解，产物主要是生物油。而高温热解的条件是高温和快的升温速率，产物以合成气为主，见图1.4[2,3]。1.2.2生物质热解过程生物质热解过程是一个大分子链断裂成小分子的过程。首先，生物质受热升温，热能在生物质颗粒以及内部之间传递，生物质中的水分开始蒸发。随着生物质的温度开始升高，颗粒内部发生一次裂解反应，由有机物组成的挥发份开始从颗粒内析出，有焦炭生成，热解反应开始。当一次挥发分离开颗粒时，如果温度足够高，部分组分会发生第二次热解。挥发产物中可以冷凝的部分在经过快速冷凝后能形成液体产物，不可冷凝部分则为气体产物，剩余的部分作为焦炭被保留了下来，见图1.4[19,20]。


本文编号：3304975