农林废弃物热解机理与反应动力学研究

发布时间：2023-05-13 15:00

　　作为世界上最大的农业生产国,我国每年的农林废弃物产生量相当可观。通过热解技术促使有机质组分发生迁移转化从而获取高附加值产物,是较为高值化的生物质利用方式。但在工业过程中往往暴露出原料转化效率不高、反应器结构优化效果不明显以及产物品质较差等问题。这主要是由于热解机理认识不清、反应动力学数据来源不可靠以及产物性质变化规律掌握不全所导致的。针对以上问题,本文综合气体释放规律和残焦表面特性总结出了原料热解机理及反应路径;在此基础上,利用不同解析手段对整个热解过程进行了全面的动力学分析;最后针对实际的工业应用,考察了原料在快速热解工况下的产物变化规律。首先利用热质联用分析仪和原位红外光谱仪对杨树木屑、杏仁壳和小麦秸秆等典型生物质的热解反应行为进行了考察。发现升温速率的提高会使热滞后现象更加明显,并且与其余两种原料相比,杨树木屑受热更易分解。原料在热解初期首先发生氢键网格的解构与水分子的析出。在250-350℃之间,由于脱羰基和脱羧基反应逐步深化为亚甲基和苯环各取代基的移除,造成大量CO、CO₂和乙酸的生成。360℃主要发生脱氢反应和开环裂解反应。400℃后开始发生芳构化和苯...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
引言
第1章 文献综述
    1.1 农林废弃物资源化利用现状
        1.1.1 研究背景及意义
        1.1.2 农林废弃物的含义
        1.1.3 农林废弃物的利用
    1.2 生物质热解技术概述
        1.2.1 生物质热解气化基本原理
        1.2.2 生物质热解技术分类
    1.3 生物质热转化动力学分析方法
        1.3.1 模型拟合法
        1.3.2 等转化率法
        1.3.3 分布活化能模型
    1.4 生物质热转化反应特性及研究现状
        1.4.1 生物质热解反应行为研究
        1.4.2 生物质快速热解反应特性
    1.5 研究内容及目标
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 研究目标
第2章 农林废弃物热解反应过程行为研究
    2.1 实验部分
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验装置与方法
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 农林废弃物热解失重特性
        2.2.2 热解气体实时释放规律
        2.2.3 热解过程中残焦表面官能团的变化
    2.3 本章小结
第3章 农林废弃物热解反应动力学研究
    3.1 研究方法
        3.1.1 实验原料与步骤
        3.1.2 反应活化能的确定
        3.1.3 动力学模型的确定
        3.1.4 多高斯DAEM方程的建立
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 Friedman法确定反应活化能
        3.2.2 主曲线法确定动力学模型
        3.2.3 基于反应机理的多峰分解特性
        3.2.4 基于多高斯DAEM反应模型的动力学分析
    3.3 本章小结
第4章 农林废弃物快速热解反应特性
    4.1 实验部分
        4.1.1 实验原料
        4.1.2 实验方法
        4.1.3 产物表征
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 不同热解终温下的产物分布
        4.2.2 气体组成随热解终温的变化
        4.2.3 生物油组成随热解终温的变化
        4.2.4 热解温度对生物质半焦结构的影响
    4.3 本章小结
第5章 结论
    5.1 结论
    5.2 创新性分析
    5.3 展望
参考文献
附录 A 英文简写说明
附录 B 符号说明
附录 C 硕士期间已发表文章
致谢



本文编号：3816052