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不同烘焙程度生物質(zhì)熱解/氣化反應(yīng)性及其構(gòu)效關(guān)系研究

發(fā)布時間:2025-01-14 01:32
  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,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)處理實驗以及生物焦的制備實驗。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)變化進行表征,隨后在熱重裝置上進行烘焙生物質(zhì)的熱解和氣化反應(yīng)性研究。實驗結(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

圖2.1管式反應(yīng)器示意圖

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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停留時間:40min)??烘焙松木的質(zhì)量產(chǎn)率的如圖3.1所示

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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

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??

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

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