生物質(zhì)資源存在著能量密度低、含氧量高、難破碎和不易儲存等缺點(diǎn),嚴(yán)重限制了其后續(xù)高效和低成本熱解或氣化利用。烘焙法作為一種簡單高效的預(yù)處理方法,在提高生物質(zhì)疏水性,能量密度,易磨性等方面有巨大的潛力。本項(xiàng)目的研究目標(biāo)是建立不同烘焙程度生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和其熱解/氣化反應(yīng)性的定量構(gòu)效關(guān)系。在自行搭建的固定床反應(yīng)器中開展烘焙預(yù)處理實(shí)驗(yàn)以及生物焦的制備實(shí)驗(yàn)。通過元素分析、固體核磁、紅外光譜和拉曼光譜分別對烘焙生物質(zhì)及其組分的結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行表征,隨后在熱重裝置上進(jìn)行烘焙生物質(zhì)的熱解和氣化反應(yīng)性研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:松木烘焙預(yù)處理過程中主要發(fā)生脫水和脫羰基等脫揮發(fā)分反應(yīng),降低松木的H/C和O/C摩爾比并提高其芳香度,推測主要是松木中半纖維素和木質(zhì)素組分的脫揮發(fā)分和交聯(lián)炭化。烘焙能有效提高松木的熱解反應(yīng)性;相反,烘焙預(yù)處理也降低了松木焦的CO2氣化反應(yīng)性。且烘焙松木的熱解/氣化反應(yīng)性與其芳香度和H/C摩爾比呈現(xiàn)出較強(qiáng)的線性關(guān)系。因此,生物質(zhì)的H/C摩爾比和芳香度是定量評價(jià)烘焙過程中生物質(zhì)結(jié)構(gòu)變化及其對后續(xù)熱解氣化反應(yīng)性影響的較好指標(biāo)。本研究提供了一種簡單有效的方法來快速預(yù)測不同烘焙程度下生物質(zhì)的熱解和氣化反應(yīng)特...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1管式反應(yīng)器示意圖

、料??所用的實(shí)驗(yàn)原料與試劑如表２．１所示。??表１１實(shí)驗(yàn)原料與所用試劑????ｉｉ?廠家??８０－１００目?廣州當(dāng)?shù)啬静募庸S??８０－１００目?天津?qū)毜剞r(nóng)業(yè)科技有限公司??＞９５％?廣州市齊云生物科技有限公司??素?Ａｖｉｃｅｌ？?ＰＨ－１０〗?Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ?（....

圖３．１松木的質(zhì)量產(chǎn)率與烘焙溫度的函數(shù)關(guān)系Ｃ停留時(shí)間：４０ｍｉｎ）??烘焙松木的質(zhì)量產(chǎn)率的如圖３．１所示

Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?／?°Ｃ??圖３．１松木的質(zhì)量產(chǎn)率與烘焙溫度的函數(shù)關(guān)系Ｃ停留時(shí)間：４０ｍｉｎ）??烘焙松木的質(zhì)量產(chǎn)率的如圖３．１所示。隨著烘焙溫度從２２０°Ｃ升高到３００°Ｃ，烘焙??產(chǎn)物的產(chǎn)率從９５．０％逐漸下降到６９．３％。烘焙過程中的主要反應(yīng)包含生物質(zhì)三組分的脫??....

圖３．２松木原樣和烘焙產(chǎn)物的固體ｌ３Ｃ核磁共振光譜??隨著烘焙溫度的升高，其含量逐漸增加，表明半纖維素和木質(zhì)素更為嚴(yán)重的分解可導(dǎo)??致纖維素相對含量的增加

纖維素經(jīng)歷了嚴(yán)重的斷裂，碎裂和炭化反應(yīng)，而木質(zhì)素發(fā)生解聚，側(cè)鏈斷裂和縮聚反應(yīng)。??纖維素在３００°Ｃ左右開始分解，主要發(fā)生解聚反應(yīng)，形成聚合度較低的活性纖維素。因??此，半纖維素的炭化和木質(zhì)素的縮聚主要是烘焙過程中松木交聯(lián)和炭化的主要原因。圖３．３??顯示了松木原料和烘焙樣品的芳....

圖３．３松木及其烘焙樣品的Ｃ／Ｈ摩爾比與芳香度的函數(shù)關(guān)系曲線??

�。埃�?１８０?１６０?１４０?１２０?１００?８０?６０?４０?２０?０??Ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｓｈｉｆｔ?／?ｐｐｍ??圖３．２松木原樣和烘焙產(chǎn)物的固體ｌ３Ｃ核磁共振光譜??隨著烘焙溫度的升高，其含量逐漸增加，表明半纖維素和木質(zhì)素更為嚴(yán)重的分解可導(dǎo)??致纖維素相對含量的增加。１....

本文編號：4026204