乙酸镁对木屑催化热解特性的影响
发布时间：2022-01-04 06:17
通过自制的固定床热解实验台,以吸附浸渍的方式将不同浓度的乙酸镁与木屑均匀混合,在温度为600℃条件下以快速热解的方式探究乙酸镁对热解产物特性的影响,分析实验结果得出:在木屑热解过程中,随着乙酸镁添加量的增大,热解焦炭与热解合成气的收益率提高,热解生物油收益率有一定程度的下降;乙酸镁使热解后产生的生物油成分变得简单,随着乙酸镁添加量的增大,生物油成分中乙酸的相对含量有明显的提高;乙酸镁的添加会导致热解焦炭的比表面积和总孔容降低,乙酸镁高温分解产生氧化镁,TEM图片显示热解后有部分的氧化镁纳米颗粒会附着在碳片上,阻塞了一些孔隙结构;对于热解合成气,乙酸镁的添加会提高H2与CO2的含量,降低CO的含量,CH4的含量几乎不受影响。
【文章来源】：能源研究与利用. 2019,(05)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
热解实验装置
ATION·2019年第5期质燃料—C，H，N含量测试方法测定；高位热值采用弹筒量热仪（SDACM3000型）测定；热解焦炭的XRD图谱采用X射线衍射仪（D8ADVANCE型）测定；热解焦炭的比表面积采用比表面积测定仪（ASAP3020型）测定；热解焦炭的形貌特征采用FEITecnai20高分辨透射电镜（六硼化镧，TECNALG220LaB6型）测定；热解生物油成分采用气相色谱/质谱联用仪（GC/MS，Agilent公司，7890A/5975C型）测定；热解合成气成分及含量用气相色谱分析仪（GC，Agilent，6890C型）测定。2结果分析2.1乙酸镁对木屑热解产物收益率的影响图2为不同镁添加量下的木屑样品热解产物收益率分布图。由图2可以得出，当不添加乙酸镁时，热解后焦炭、气体和生物油收益率分别为19.72%、18.88%和52.12%。当镁的添加量为6%时，热解后焦炭、气体和生物油收益率分别为32.25%、22.43%和42.03%，可以得出乙酸镁促进了焦炭与热解合成气的产生，抑制了生物油的产生。乙酸镁高温分解为氧化镁[22-23],如公式（5）所示，氧化镁的生成增加了传热传质中的阻力，抑制了残余挥发分的析出[25]。配制样品时乙酸镁充分浸渍木屑，乙酸镁与木屑的接触比较充分，使得更多的镁离子催化了木屑的热解反应[26]，另一方面含镁化合物的存在催化了热解过程中生物油的二次裂解，乙酸镁高温分解产生炭，这也是热解后焦炭产物收益率增加的原因。因此随着乙酸镁添加量的增加，热解合成气和焦炭收益率增加，生物油收益率降低。2.2乙酸镁对木屑热解生物油的影响图3（a）为不同镁添加量下热解后生物油颜色变化，由图可以看出，随着乙酸镁添加量的增大，生物油的颜色逐渐变浅，原因在于随着乙酸镁添加量的增多，乙酸镁的催化使热解大分子朝着低小分子化合物转化，生物油中成分趋于简单，
合成气的产生，抑制了生物油的产生。乙酸镁高温分解为氧化镁[22-23],如公式（5）所示，氧化镁的生成增加了传热传质中的阻力，抑制了残余挥发分的析出[25]。配制样品时乙酸镁充分浸渍木屑，乙酸镁与木屑的接触比较充分，使得更多的镁离子催化了木屑的热解反应[26]，另一方面含镁化合物的存在催化了热解过程中生物油的二次裂解，乙酸镁高温分解产生炭，这也是热解后焦炭产物收益率增加的原因。因此随着乙酸镁添加量的增加，热解合成气和焦炭收益率增加，生物油收益率降低。2.2乙酸镁对木屑热解生物油的影响图3（a）为不同镁添加量下热解后生物油颜色变化，由图可以看出，随着乙酸镁添加量的增大，生物油的颜色逐渐变浅，原因在于随着乙酸镁添加量的增多，乙酸镁的催化使热解大分子朝着低小分子化合物转化，生物油中成分趋于简单，这与杨昌炎等人的研究结果相符合[27]。本次实验把热解油组分分为酯类、醇类、酮类、醛类、呋喃类、酚类、烷烃类和酸类等八种成分进行研究。图3（b）为不同乙酸镁添加量下热解后生物油成分的变化，由图可以看出，醇类、酮类与呋喃类等含氧类官能团物质的含量基本都随乙酸镁添加量的增大有一定程度的降低，原因在于镁离子抑制了烯烃类化合物的缩聚反应[25]；烷烃类物质的含量基本不随乙酸镁的添加量发生变化。由图3（b）得出，当不添加乙酸镁时，产物中乙酸的相对含量为11.163%；当镁的添加量为4%时，乙酸的相对含量为56.7%；当镁的添加量为6%时，乙酸的相对含量占比达到68.98%。随着乙酸镁的添加量的增大，生物油产品中乙酸的相对含量有了明显的提高，其原因一方面在于镁离子的催化效应，另一方面可能与乙酸镁含有乙酸根有关。（5）图2不同镁添加量下的木屑样品热解产物收益率(a)不?
【参考文献】：
期刊论文
[1]林业剩余物的定义和分类述评[J]. 谢光辉,傅童成,马履一,李辉,包维卿,李莎. 中国农业大学学报. 2018(07)
[2]生物质热解固体热载体高温烟气加热装置设计与试验[J]. 王绍庆,李志合,吴厚凯,李宁,柏雪源. 农业工程学报. 2017(04)
[3]松木屑催化热解及热解油分析[J]. 刘志超,仲兆平,丁宽,张波. 燃烧科学与技术. 2014(01)
[4]固定床反应器中生物质/废塑料共热解制备燃料油[J]. 徐艺,陈宇,华德润,吴玉龙,杨明德,陈镇,唐娜. 化工进展. 2013(03)
[5]生物质中K+、Ca2+对热解的影响及机理研究[J]. 杨昌炎,姚建中,吕雪松,杨学民,林伟刚. 太阳能学报. 2006(05)
硕士论文
[1]碱土金属对生物质型煤热解的影响研究[D]. 刘亚军.中国矿业大学 2017
本文编号：3567833
【文章来源】：能源研究与利用. 2019,(05)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
热解实验装置
ATION·2019年第5期质燃料—C，H，N含量测试方法测定；高位热值采用弹筒量热仪（SDACM3000型）测定；热解焦炭的XRD图谱采用X射线衍射仪（D8ADVANCE型）测定；热解焦炭的比表面积采用比表面积测定仪（ASAP3020型）测定；热解焦炭的形貌特征采用FEITecnai20高分辨透射电镜（六硼化镧，TECNALG220LaB6型）测定；热解生物油成分采用气相色谱/质谱联用仪（GC/MS，Agilent公司，7890A/5975C型）测定；热解合成气成分及含量用气相色谱分析仪（GC，Agilent，6890C型）测定。2结果分析2.1乙酸镁对木屑热解产物收益率的影响图2为不同镁添加量下的木屑样品热解产物收益率分布图。由图2可以得出，当不添加乙酸镁时，热解后焦炭、气体和生物油收益率分别为19.72%、18.88%和52.12%。当镁的添加量为6%时，热解后焦炭、气体和生物油收益率分别为32.25%、22.43%和42.03%，可以得出乙酸镁促进了焦炭与热解合成气的产生，抑制了生物油的产生。乙酸镁高温分解为氧化镁[22-23],如公式（5）所示，氧化镁的生成增加了传热传质中的阻力，抑制了残余挥发分的析出[25]。配制样品时乙酸镁充分浸渍木屑，乙酸镁与木屑的接触比较充分，使得更多的镁离子催化了木屑的热解反应[26]，另一方面含镁化合物的存在催化了热解过程中生物油的二次裂解，乙酸镁高温分解产生炭，这也是热解后焦炭产物收益率增加的原因。因此随着乙酸镁添加量的增加，热解合成气和焦炭收益率增加，生物油收益率降低。2.2乙酸镁对木屑热解生物油的影响图3（a）为不同镁添加量下热解后生物油颜色变化，由图可以看出，随着乙酸镁添加量的增大，生物油的颜色逐渐变浅，原因在于随着乙酸镁添加量的增多，乙酸镁的催化使热解大分子朝着低小分子化合物转化，生物油中成分趋于简单，
合成气的产生，抑制了生物油的产生。乙酸镁高温分解为氧化镁[22-23],如公式（5）所示，氧化镁的生成增加了传热传质中的阻力，抑制了残余挥发分的析出[25]。配制样品时乙酸镁充分浸渍木屑，乙酸镁与木屑的接触比较充分，使得更多的镁离子催化了木屑的热解反应[26]，另一方面含镁化合物的存在催化了热解过程中生物油的二次裂解，乙酸镁高温分解产生炭，这也是热解后焦炭产物收益率增加的原因。因此随着乙酸镁添加量的增加，热解合成气和焦炭收益率增加，生物油收益率降低。2.2乙酸镁对木屑热解生物油的影响图3（a）为不同镁添加量下热解后生物油颜色变化，由图可以看出，随着乙酸镁添加量的增大，生物油的颜色逐渐变浅，原因在于随着乙酸镁添加量的增多，乙酸镁的催化使热解大分子朝着低小分子化合物转化，生物油中成分趋于简单，这与杨昌炎等人的研究结果相符合[27]。本次实验把热解油组分分为酯类、醇类、酮类、醛类、呋喃类、酚类、烷烃类和酸类等八种成分进行研究。图3（b）为不同乙酸镁添加量下热解后生物油成分的变化，由图可以看出，醇类、酮类与呋喃类等含氧类官能团物质的含量基本都随乙酸镁添加量的增大有一定程度的降低，原因在于镁离子抑制了烯烃类化合物的缩聚反应[25]；烷烃类物质的含量基本不随乙酸镁的添加量发生变化。由图3（b）得出，当不添加乙酸镁时，产物中乙酸的相对含量为11.163%；当镁的添加量为4%时，乙酸的相对含量为56.7%；当镁的添加量为6%时，乙酸的相对含量占比达到68.98%。随着乙酸镁的添加量的增大，生物油产品中乙酸的相对含量有了明显的提高，其原因一方面在于镁离子的催化效应，另一方面可能与乙酸镁含有乙酸根有关。（5）图2不同镁添加量下的木屑样品热解产物收益率(a)不?
【参考文献】：
期刊论文
[1]林业剩余物的定义和分类述评[J]. 谢光辉,傅童成,马履一,李辉,包维卿,李莎. 中国农业大学学报. 2018(07)
[2]生物质热解固体热载体高温烟气加热装置设计与试验[J]. 王绍庆,李志合,吴厚凯,李宁,柏雪源. 农业工程学报. 2017(04)
[3]松木屑催化热解及热解油分析[J]. 刘志超,仲兆平,丁宽,张波. 燃烧科学与技术. 2014(01)
[4]固定床反应器中生物质/废塑料共热解制备燃料油[J]. 徐艺,陈宇,华德润,吴玉龙,杨明德,陈镇,唐娜. 化工进展. 2013(03)
[5]生物质中K+、Ca2+对热解的影响及机理研究[J]. 杨昌炎,姚建中,吕雪松,杨学民,林伟刚. 太阳能学报. 2006(05)
硕士论文
[1]碱土金属对生物质型煤热解的影响研究[D]. 刘亚军.中国矿业大学 2017
本文编号：3567833
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