不同烘焙程度生物质热解/气化反应性及其构效关系研究

发布时间：2025-01-14 01:32

　　生物质资源存在着能量密度低、含氧量高、难破碎和不易储存等缺点,严重限制了其后续高效和低成本热解或气化利用。烘焙法作为一种简单高效的预处理方法,在提高生物质疏水性,能量密度,易磨性等方面有巨大的潜力。本项目的研究目标是建立不同烘焙程度生物质的结构和其热解/气化反应性的定量构效关系。在自行搭建的固定床反应器中开展烘焙预处理实验以及生物焦的制备实验。通过元素分析、固体核磁、红外光谱和拉曼光谱分别对烘焙生物质及其组分的结构变化进行表征,随后在热重装置上进行烘焙生物质的热解和气化反应性研究。实验结果表明:松木烘焙预处理过程中主要发生脱水和脱羰基等脱挥发分反应,降低松木的H/C和O/C摩尔比并提高其芳香度,推测主要是松木中半纤维素和木质素组分的脱挥发分和交联炭化。烘焙能有效提高松木的热解反应性;相反,烘焙预处理也降低了松木焦的CO2气化反应性。且烘焙松木的热解/气化反应性与其芳香度和H/C摩尔比呈现出较强的线性关系。因此,生物质的H/C摩尔比和芳香度是定量评价烘焙过程中生物质结构变化及其对后续热解气化反应性影响的较好指标。本研究提供了一种简单有效的方法来快速预测不同烘焙程度下生物质的热解和气化反应特...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1管式反应器示意图

、料??所用的实验原料与试剂如表２．１所示。??表１１实验原料与所用试剂????ｉｉ?厂家??８０－１００目?广州当地木材加工厂??８０－１００目?天津宝地农业科技有限公司??＞９５％?广州市齐云生物科技有限公司??素?Ａｖｉｃｅｌ？?ＰＨ－１０〗?Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ?（....

图３．１松木的质量产率与烘焙温度的函数关系Ｃ停留时间：４０ｍｉｎ）??烘焙松木的质量产率的如图３．１所示

Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?／?°Ｃ??图３．１松木的质量产率与烘焙温度的函数关系Ｃ停留时间：４０ｍｉｎ）??烘焙松木的质量产率的如图３．１所示。随着烘焙温度从２２０°Ｃ升高到３００°Ｃ，烘焙??产物的产率从９５．０％逐渐下降到６９．３％。烘焙过程中的主要反应包含生物质三组分的脱??....

图３．２松木原样和烘焙产物的固体ｌ３Ｃ核磁共振光谱??随着烘焙温度的升高，其含量逐渐增加，表明半纤维素和木质素更为严重的分解可导??致纤维素相对含量的增加

纤维素经历了严重的断裂，碎裂和炭化反应，而木质素发生解聚，侧链断裂和缩聚反应。??纤维素在３００°Ｃ左右开始分解，主要发生解聚反应，形成聚合度较低的活性纤维素。因??此，半纤维素的炭化和木质素的缩聚主要是烘焙过程中松木交联和炭化的主要原因。图３．３??显示了松木原料和烘焙样品的芳....

图３．３松木及其烘焙样品的Ｃ／Ｈ摩尔比与芳香度的函数关系曲线??

！００?１８０?１６０?１４０?１２０?１００?８０?６０?４０?２０?０??Ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｓｈｉｆｔ?／?ｐｐｍ??图３．２松木原样和烘焙产物的固体ｌ３Ｃ核磁共振光谱??随着烘焙温度的升高，其含量逐渐增加，表明半纤维素和木质素更为严重的分解可导??致纤维素相对含量的增加。１....

本文编号：4026204