大型海藻生物质热解动力学及热解液化工艺研究

发布时间：2023-03-24 05:22

　　近年来，面对全球能源和环境的双重压力，加快开发利用新能源已经成为世界各国的共同行动。生物质能是重要的可再生能源之一，而生物质热解液化技术作为生物质能源化利用的有效方式之一，受到了全世界各国科学家的广泛关注。通过对生物质成分的分析，可以更好的分析它们的热解特性，而对生物质热解动力学的研究，可以获得热解反应动力学参数，对于判断它们的反应机理以及优化反应条件具有重要的意义，该研究的结果能为设计以大型海藻生物质为原料的热解液化工艺与设备选择提供重要的参考。科研人员已经对陆地生物质的热化学性质及热解液化工作进行了广泛研究并且个别工作已经实现了工业化，但是关于大型海藻生物质的相关研究起步较晚，对大型海藻生物质热解动力学及热解机理缺乏深入和系统的研究已经严重影响了其热解液化制备液体燃料的能源化利用步伐。 本学位论文利用热重分析法(Thermogravimetry Anslysis，TGA)和差示扫描量热法(Differen-tial Scanning Calorimetry，DSC)等技术从几种常见大型海藻的热解特性的筛查开始，从中寻找适合热解液化制备液体燃料的大型海藻种类，然后集中以生物资源量丰富...

【文章页数】：171 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    引言
    1.1 生物质
        1.1.1 生物质的概念
        1.1.2 生物质能的概念
        1.1.3 生物质的分类
        1.1.4 生物质的化学组成及分类
    1.2 生物质能的利用技术
        1.2.1 直接燃烧法(Direct Combustion)
        1.2.2 生物化学转化（Biochemical Conversion）
        1.2.3 热化学转化(Thermochemical Conversion)
        1.2.4 固体成型技术(Briquetting Technology)
        1.2.5 生物柴油制取技术(Biodiesel Production)
    1.3 生物质能的研究进展
        1.3.1 国外生物质能的研究进展
        1.3.2 我国生物质能的研究进展
        1.3.3 我国生物质能资源发展前景
        1.3.4 我国生物质能利用技术发展方向
        1.3.5 开发生物质能对我国的意义
    1.4 海洋生物质能
        1.4.1 海洋生物质
        1.4.2 海洋藻类生物质能开发的特点和优势
        1.4.3 国外藻类生物能源研究进展
        1.4.4 我国海洋生物质能研究的现状分析
        1.4.5 海洋生物质能的前景与展望
    1.5 生物质热解
        1.5.1 生物质热解的概念
        1.5.2 生物质热解的机理
        1.5.3 影响生物质热解过程及产物组成的因素
    1.6 热重分析法
        1.6.1 热重分析仪(Thermogravimetric Analyzer)
        1.6.2 热重分析仪的工作原理
        1.6.3 热分析(Thermal Analysis)
        1.6.4 热重分析法（Thermogravimetry Anslysis, TG）
        1.6.5 差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry, DSC)
    1.7 热解动力学
        1.7.1 动力学方程
        1.7.2 热解动力学模型的建立
        1.7.3 动力学机理函数
        1.7.4 最概然机理函数的确定（Popescu 法）
        1.7.5 动力学参数的确定
    1.8 国内外大型海藻热解动力学及热解液化研究进展
        1.8.1 国内外研究现状及发展动态分析
        1.8.2 国内外海藻生物质热解研发状况及进展
        1.8.3 大型海藻生物质热解液化的关键共性科学问题
    1.9 本论文研究内容和意义
第二章 典型大型海藻生物质热化学性质筛查
    第一节 大型海藻生物质的工业分析
        1 前言
        2 材料与方法
            2.1 实验材料
            2.2 实验设备及仪器
            2.3 工业分析方法（Proximate Analysis）
        3 结果与分析
        4 本节结论
    第二节 大型海藻生物质样品无催化剂的热重分析仪的慢速热解实验
        1 材料与方法
            1.1 材料
            1.2 实验设备及实验条件
            1.3 八种生物质样品的准备
            1.4 实验操作
        2 结果与分析
            2.1 生物质热解分析仪的慢速热解结果
            2.2 热解过程分析
            2.3 热解特性参数的确定
            2.4 热解动力学参数的确定
        3 小结
    第三节 八种生物质样品加催化剂的热重分析实验
        1 前言
        2 材料与方法
            2.1 材料与试剂
            2.2 实验设备及实验条件
            2.3 加催化剂的热重分析实验
        3 结果与分析
        4 本节小结
    本章结论
第三章 绿潮浒苔和巨藻的热解特性与动力学研究
    第一节 绿潮浒苔和巨藻生物质的成分分析
        1 材料与方法
            1.1 材料、试剂与仪器
            1.2 实验方法
        2 结果与分析
        3 本节小结
    第二节 绿潮浒苔和巨藻生物质热分析实验
        1 前言
        2 材料与方法
            2.1 材料
            2.2 实验设备
            2.3 实验条件
        3 实验结果与分析
            3.1 生物质的热解特性
            3.2 生物质组成对热解特性的影响
            3.3 升温速率对热解特性的影响
            3.4 升温速率对生物质最大热解速率及其对应温度的影响
        4 本节结论
    第三节 生物质热解动力学研究
        1 生物质最概然机理函数的确定
        2 四种生物质动力学参数的确定
            2.1 三种方法确定动力学参数
            2.2 结果与分析
        3 本节小结
    本章结论
第四章 绿潮浒苔生物质主要组分热解特性与动力学机理
    第一节 生物质三种主要成分分析
        1 材料与方法
            1.1 材料、试剂与仪器
            1.2 方法
        2 结果与分析
    第二节 浒苔三大成分热分析实验
        1 概述
        2 材料与方法
            2.1 材料
            2.2 实验设备
            2.3 实验条件
        3 结果与分析
            3.1 三组分的热解结果
            3.2 同一生物质组分在不同的升温速率下的热解特性
            3.3 升温速率对生物质组分热解的影响
        4 本节小结
    第三节 生物质三组分热解动力学研究
        1 热分析曲线的动力学分析积分法
            1.1 Popescu 法
            1.2 结果与分析
        2 动力学参数的确定
            2.1 三种不同动力学方法的选择
            2.2 动力学参数的确定
            2.3 结果与分析
        3 本节小结
    本章结论
第五章 绿潮浒苔生物质热解液化工艺及液体产物性质研究
    1 材料与方法
        1.1 实验材料与试剂
        1.2 实验仪器和设备
        1.3 实验方法
    2 结果与分析
        2.1 利用生物质热解装置制取生物油
        2.2 生物油的性质分析
    本章结论
本文主要结论与创新点
参考文献
攻读博士学位期间发表或已完成的学术论文及其他成果目录
致谢



本文编号：3769528