秸秆类生物质焦油热解动力学及碳纤维制备实验研究
发布时间：2022-01-19 16:37
本论文是在美国路易斯安那州教育质量基金项目（Louisiana Education Quality SupportFund，2013-2014）“Biodegradable Nano-fibrous Materials Modified by BiopolymerNanoparticles through Coaxial Electrospinning”和河南省科技创新杰出人才计划项目，编号：2014KJCXJCRC015“生物质成型燃料清洁高效燃烧技术研究”；郑州市科技创新团队项目，编号：131PCXTD588“生物质能转化与利用技术研究”等项目的资助下完成的。生物质焦油是生物质热解气化后的残余物，对其加以研究可以成为制备碳纤维的宝贵资源。本文利用物理化学及热动力学等方法对生物质焦油的组分分析、利用特性、动力学方程和应用与碳纤维的制备工艺进行研究，以期达到探索生物质焦油作为碳纤维制备原料潜力的目的。气相色谱分析-质谱法和傅里叶变换红外光谱对生物质气化焦油的结构分析表明生物质焦油主要由酚类化合物和多环芳烃组成。热重实验测量表明，生物质焦油在氮气气氛下的物质分解温度范围从180℃至–25...
【文章来源】：河南农业大学河南省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Elliott生物质焦油形成流程
机上的广泛应用不仅使得机身重量有所减轻同时在保证不损失强度和刚度的情况下燃油的经济性能也得到了很大的提高。图3 波音787在华盛顿的组装车间汽车市场是碳纤维未来潜在的大市场。近几年以来钢价一直上涨，为碳纤维在汽车部件上的应用提供了有利的契机。据相关实验表明，采用碳纤维材质的汽车与普通汽车相比其有害气体二氧化碳的排放量可有效减少30%改善车辆本身的燃料性能。目前，日本本田和东丽公司已经
预期以低价碳纤维为主的新型汽车结构有望在2015年前后实现商业化以替代传统的钢材料为主的汽车。届时新型碳纤维汽车的强度是钢材的10倍左右，但重量是其25%，燃油率将节省30%。图4 标致公司使用的PC碳纤维的轻量化概念车此外，在风力发电、建筑结构、油田钻井和体育用品方面也越来越多采用碳纤维这一新型高能的纤维原料[54]。1.3.3 碳纤维制备工艺以人造棉、粘胶丝、木质素纤维等为主的人造纤维和以腈纶、沥青、聚丙烯腈(PAN)纤维等是从石油等自然资源热解后提纯出的原料经过处理纺丝用来制取碳纤维分为这两大类来源。用于制备碳纤维的原料可以有很多种，但目前实现工业化的只有粘胶(纤维素)基纤维、沥青纤维和聚丙烯腈(PAN)纤维三种原料制备工艺达到。粘胶(纤维素)基碳纤维：最早用于制取碳纤维原丝，制备成本高、实用性不强；高耐热耐腐蚀性能在军事工业方面保留生产，其飞行时产生的钠光弱可用于躲避雷达设备。沥青基碳纤维：是第二大生产路线在1965年由日本群马大学的大谷杉郎研发成功。美国联合碳化公司、日本吴羽化学工业公司和我国鞍山东亚精细化工有限公司均对此有规模化生产。聚丙烯腈（PAN）基碳纤维：具有碳化收率高、溶剂回收、处理三废、工艺流程等方面简单与黏胶纤维，同时制备成本低，取材丰富、抗拉强度大等优势是目前应用领域最广产量最大的一种碳纤维。
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质气化过程中焦油形成机理的研究[J]. 吴正舜,米铁,陈义峰,李学慧. 太阳能学报. 2010(02)
[2]国内外碳纤维应用领域、市场需求以及碳纤维产能的进展（1）[J]. 钱伯章. 高科技纤维与应用. 2009(05)
[3]用气相色谱-质谱法分析生物质焦油的热裂解成分[J]. 武海英,薛勇,游清红,黄强,欧佳. 石油与天然气化工. 2009(01)
[4]竹焦油化学组成的GC/MS法分析[J]. 钱华,钟哲科,王衍彬,柏明娥. 竹子研究汇刊. 2006(03)
[5]生物质焦油及其馏分的成分分析[J]. 王素兰,张全国,李继红. 太阳能学报. 2006(07)
[6]生物质热解研究的进展[J]. 杨海平,陈汉平,王贤华,辛芬,张世红,郑楚光. 煤气与热力. 2006(05)
[7]GC/MS法分析生物质焦油的化学组成[J]. 李继红,雷廷宙,宋华民,冯宗昱,胡建军,张全国. 河南科学. 2005(01)
[8]能源危机与对策[J]. 张光寅. 科学中国人. 2003(08)
[9]生物质气化发电技术讲座（4） 生物质燃气净化技术[J]. 吴创之. 可再生能源. 2003(04)
[10]生物质气化发电技术讲座（3）——生物质焦油裂解技术[J]. 吴创之. 可再生能源. 2003(03)
硕士论文
[1]生物质焦油催化裂解试验研究[D]. 王铁柱.浙江大学 2003
[2]生物质焦油热物理特性与燃气净化装置研究[D]. 王素兰.河南农业大学 2000
本文编号：3597199
【文章来源】：河南农业大学河南省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Elliott生物质焦油形成流程
机上的广泛应用不仅使得机身重量有所减轻同时在保证不损失强度和刚度的情况下燃油的经济性能也得到了很大的提高。图3 波音787在华盛顿的组装车间汽车市场是碳纤维未来潜在的大市场。近几年以来钢价一直上涨，为碳纤维在汽车部件上的应用提供了有利的契机。据相关实验表明，采用碳纤维材质的汽车与普通汽车相比其有害气体二氧化碳的排放量可有效减少30%改善车辆本身的燃料性能。目前，日本本田和东丽公司已经
预期以低价碳纤维为主的新型汽车结构有望在2015年前后实现商业化以替代传统的钢材料为主的汽车。届时新型碳纤维汽车的强度是钢材的10倍左右，但重量是其25%，燃油率将节省30%。图4 标致公司使用的PC碳纤维的轻量化概念车此外，在风力发电、建筑结构、油田钻井和体育用品方面也越来越多采用碳纤维这一新型高能的纤维原料[54]。1.3.3 碳纤维制备工艺以人造棉、粘胶丝、木质素纤维等为主的人造纤维和以腈纶、沥青、聚丙烯腈(PAN)纤维等是从石油等自然资源热解后提纯出的原料经过处理纺丝用来制取碳纤维分为这两大类来源。用于制备碳纤维的原料可以有很多种，但目前实现工业化的只有粘胶(纤维素)基纤维、沥青纤维和聚丙烯腈(PAN)纤维三种原料制备工艺达到。粘胶(纤维素)基碳纤维：最早用于制取碳纤维原丝，制备成本高、实用性不强；高耐热耐腐蚀性能在军事工业方面保留生产，其飞行时产生的钠光弱可用于躲避雷达设备。沥青基碳纤维：是第二大生产路线在1965年由日本群马大学的大谷杉郎研发成功。美国联合碳化公司、日本吴羽化学工业公司和我国鞍山东亚精细化工有限公司均对此有规模化生产。聚丙烯腈（PAN）基碳纤维：具有碳化收率高、溶剂回收、处理三废、工艺流程等方面简单与黏胶纤维，同时制备成本低，取材丰富、抗拉强度大等优势是目前应用领域最广产量最大的一种碳纤维。
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质气化过程中焦油形成机理的研究[J]. 吴正舜,米铁,陈义峰,李学慧. 太阳能学报. 2010(02)
[2]国内外碳纤维应用领域、市场需求以及碳纤维产能的进展（1）[J]. 钱伯章. 高科技纤维与应用. 2009(05)
[3]用气相色谱-质谱法分析生物质焦油的热裂解成分[J]. 武海英,薛勇,游清红,黄强,欧佳. 石油与天然气化工. 2009(01)
[4]竹焦油化学组成的GC/MS法分析[J]. 钱华,钟哲科,王衍彬,柏明娥. 竹子研究汇刊. 2006(03)
[5]生物质焦油及其馏分的成分分析[J]. 王素兰,张全国,李继红. 太阳能学报. 2006(07)
[6]生物质热解研究的进展[J]. 杨海平,陈汉平,王贤华,辛芬,张世红,郑楚光. 煤气与热力. 2006(05)
[7]GC/MS法分析生物质焦油的化学组成[J]. 李继红,雷廷宙,宋华民,冯宗昱,胡建军,张全国. 河南科学. 2005(01)
[8]能源危机与对策[J]. 张光寅. 科学中国人. 2003(08)
[9]生物质气化发电技术讲座（4） 生物质燃气净化技术[J]. 吴创之. 可再生能源. 2003(04)
[10]生物质气化发电技术讲座（3）——生物质焦油裂解技术[J]. 吴创之. 可再生能源. 2003(03)
硕士论文
[1]生物质焦油催化裂解试验研究[D]. 王铁柱.浙江大学 2003
[2]生物质焦油热物理特性与燃气净化装置研究[D]. 王素兰.河南农业大学 2000
本文编号：3597199
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