熔鹽中水蒸氣氣化生物質(zhì)制富氫合成氣
發(fā)布時(shí)間：2022-01-23 14:12
合成氣（H2+CO）是一種重要的工業(yè)基礎(chǔ)原料,可用于發(fā)電產(chǎn)熱和制備高值燃料等。傳統(tǒng)的以煤和石油等化石能源為原料的合成氣生產(chǎn)工藝會(huì)造成一定程度的環(huán)境污染,具有可再生、低污染、資源豐富和分布廣泛等特點(diǎn)的生物質(zhì)成為生產(chǎn)合成氣的替代原料。在生物質(zhì)利用技術(shù)中,熱解和氣化是熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的核心方法,在商業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。本文主要以杉木屑及其三組分為原料,以熔鹽Li2CO3-Na2CO3-K2CO3（LNK）作為熱介質(zhì)和催化劑,以水蒸氣為氣化劑,在釜式反應(yīng)器中進(jìn)行生物質(zhì)氣化制取富氫合成氣的研究,主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:1.探究了熔鹽中生物質(zhì)主要組分（纖維素、半纖維素和木質(zhì)素）及合成生物質(zhì)的氣化特性,并建立和檢驗(yàn)了熔鹽中生物質(zhì)氣化制富氫合成氣的預(yù)測(cè)模型;研究發(fā)現(xiàn):在相同的實(shí)驗(yàn)條件下,木質(zhì)素氣化制氫效果優(yōu)于纖維素和半纖維素。三組分氣化所得焦油組分的種類(lèi)依次為:木質(zhì)素<纖維素<半纖維素。在生物質(zhì)氣化過(guò)程中,合成生物質(zhì)三組分間和氣化所得揮發(fā)分之...
【文章來(lái)源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省
【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
纖維素結(jié)構(gòu)[18]
熔鹽中水蒸氣氣化生物質(zhì)制富氫合成氣3木素-碳水化合物的復(fù)合體。圖1-2半纖維素結(jié)構(gòu)[18]Figure1-2.Thestructureofhemicellulose1.2.3木質(zhì)素木質(zhì)素是一類(lèi)復(fù)雜的大分子有機(jī)聚合物，主要存在于木質(zhì)類(lèi)植物的細(xì)胞壁中，在植物中含量?jī)H次于纖維素，草本植物中含量為15%~25%，木本植物中含量為20%~40%[21]。木質(zhì)素是三維立體高分子結(jié)構(gòu)，化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，是苯基丙烷單元以非線性的、隨機(jī)的方式通過(guò)醚鍵（烷基芳基醚、二芳基醚、二烷基醚等）和碳碳鍵（5–5、β–5等）連接組成的復(fù)合體，基本結(jié)構(gòu)單元為對(duì)羥基苯基丙烷結(jié)構(gòu)（H）、愈創(chuàng)木基丙烷結(jié)構(gòu)(G)和紫丁香基丙烷結(jié)構(gòu)(S)（如圖1-3所示），屬于芳香族高聚物[22,23]。其中，C、H和O的質(zhì)量含量分別約為49.2%、5.1%和43.4%。木質(zhì)素和半纖維素一起填充在細(xì)胞壁和微細(xì)纖維之間，也存在于細(xì)胞的間層，把相鄰的細(xì)胞連接在一起，使細(xì)胞壁能夠抵抗微生物的侵蝕，增加強(qiáng)度，并提高細(xì)胞壁的透水性[24]。木質(zhì)素是一種聚集體，結(jié)構(gòu)中存在許多極性基團(tuán)如羥基，從而形成了較多的分子內(nèi)和分子間氫鍵。圖1-3木質(zhì)素三種基本結(jié)構(gòu)單元Figure1-3.ThreebasicstructuralunitsofligninCCCOCH3OHCCCOCH3OHCCCOHH3CO愈創(chuàng)木基丙烷紫丁香基丙烷對(duì)羥苯基丙烷
浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文41.2.4其他成分生物質(zhì)中除纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三種主要組分外，還含有少量可被有機(jī)溶劑萃取的小分子化合物，主要包括樹(shù)脂、脂肪、蠟、淀粉、糖、色素、氨基酸和蛋白質(zhì)等[18]。此外，還含有極少量的灰分，雖然它們的含量很少，但是它們的存在能夠?qū)ι镔|(zhì)熱解氣化起到明顯的催化作用[25]。1.3生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換技術(shù)主要是指通過(guò)直接燃燒、生物化學(xué)法和熱化學(xué)法等將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化成使用更便捷和更潔凈的燃料或者能源產(chǎn)品[26]，如圖1-4所示。其中，熱化學(xué)法主要為熱解、氣化和液化三種技術(shù)。通過(guò)熱化學(xué)法制得的能源產(chǎn)品根據(jù)其物理狀態(tài)可分為固態(tài)能源、液態(tài)能源和氣態(tài)能源。固態(tài)能源主要是經(jīng)過(guò)物理壓縮定型的顆粒生物質(zhì)，液態(tài)能源主要是經(jīng)過(guò)水解、液化和酯化等得到生物乙醇、生物柴油和裂解油等；氣態(tài)能源主要是經(jīng)過(guò)熱解氣化得到的氫氣、合成氣和沼氣等。圖1-4生物質(zhì)利用技術(shù)Figure1-4.Biomassutilizationtechnology1.3.1直接燃燒直接燃燒一直是目前最簡(jiǎn)便的生物質(zhì)能利用方式，生物質(zhì)直接燃燒所產(chǎn)生的能量可用于發(fā)電和集中供能。在中國(guó)農(nóng)村，柴薪、秸稈等生物質(zhì)能占農(nóng)村生活用能總量的50%以上，將農(nóng)林生物質(zhì)直接燃燒供能是烹飪和取暖的傳統(tǒng)方法[27]。但生物質(zhì)直接燃燒的熱效率一般低于20%，在許多發(fā)展中國(guó)家，燃燒未經(jīng)加工的薪柴會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)致酸雨和呼吸道疾病的SO2和NO等有害氣體[28]。同時(shí)室內(nèi)明火對(duì)婦女和兒童有負(fù)面影響，婦女和兒童是室內(nèi)空氣污染影響的最脆弱群體。1.3.2熱化學(xué)轉(zhuǎn)化
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]生物質(zhì)預(yù)處理制成型燃料研究進(jìn)展[J]. 曹忠耀,張守玉,黃小河,宋曉冰,吳淵默. 潔凈煤技術(shù). 2019(01)
[2]碳酸鹽作用下生物質(zhì)熱裂解制富氫氣體[J]. 姬登祥,黃加艷,張咪,于鳳文,計(jì)建炳. 太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2018(12)
[3]熔融鹽-鎳協(xié)同催化生物質(zhì)熱解制取富氫氣體[J]. 劉明,王小波,趙增立,李海濱. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2018(19)
[4]生物質(zhì)水蒸氣氣化制取富氫合成氣及其應(yīng)用的研究進(jìn)展[J]. 賈爽,應(yīng)浩,孫云娟,孫寧,徐衛(wèi),許玉,寧思云. 化工進(jìn)展. 2018(02)
[5]Biomass gasification technology: The state of the art overview[J]. Antonio Molino,Simeone Chianese,Dino Musmarra. Journal of Energy Chemistry. 2016(01)
[6]生物質(zhì)制乙二醇技術(shù)進(jìn)展與發(fā)展前景[J]. 楊學(xué)萍,董麗,陳璐,胡云光. 化工進(jìn)展. 2015(10)
[7]合成天然氣技術(shù)進(jìn)展[J]. 楊伯倫,李星星,伊春海,蔣雪冬,張勇,周曉奇. 化工進(jìn)展. 2011(01)
[8]生物質(zhì)氣流床氣化制取合成氣的試驗(yàn)研究[J]. 周勁松,趙輝,曹小偉,駱仲泱,岑可法. 太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2008(11)
[9]生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)利用現(xiàn)狀與環(huán)境評(píng)價(jià)[J]. 張應(yīng)桂,周勇. 化學(xué)工程師. 2007(11)
[10]基于不同三組分模型解析生物質(zhì)熱解過(guò)程[J]. 胡松,Andreas Jess,向軍,孫路石,邱建榮,徐明厚. 化工學(xué)報(bào). 2007(10)
博士論文
[1]木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)的綠色解聚和木質(zhì)素、纖維素的提取與轉(zhuǎn)化[D]. 畢志豪.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019
[2]基于組分的生物質(zhì)熱分解及交互作用機(jī)制研究[D]. 辛善志.華中科技大學(xué) 2014
[3]生物質(zhì)水熱降解過(guò)程機(jī)理與產(chǎn)物形成機(jī)制研究[D]. 高英.華中科技大學(xué) 2013
[4]木質(zhì)生物質(zhì)各組分熱解過(guò)程和熱力學(xué)特性研究[D]. 胡億明.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 2013
[5]木質(zhì)纖維類(lèi)生物質(zhì)定向熱解行為研究[D]. 劉軍利.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 2011
碩士論文
[1]生物質(zhì)組成對(duì)氣化產(chǎn)氫率影響的研究[D]. 田甜.清華大學(xué) 2017
[2]熔鹽熱裂解農(nóng)作物秸稈制氣體的研究[D]. 盛佳峰.浙江工業(yè)大學(xué) 2015
本文編號(hào)：3604512
【文章來(lái)源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省
【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
纖維素結(jié)構(gòu)[18]
熔鹽中水蒸氣氣化生物質(zhì)制富氫合成氣3木素-碳水化合物的復(fù)合體。圖1-2半纖維素結(jié)構(gòu)[18]Figure1-2.Thestructureofhemicellulose1.2.3木質(zhì)素木質(zhì)素是一類(lèi)復(fù)雜的大分子有機(jī)聚合物，主要存在于木質(zhì)類(lèi)植物的細(xì)胞壁中，在植物中含量?jī)H次于纖維素，草本植物中含量為15%~25%，木本植物中含量為20%~40%[21]。木質(zhì)素是三維立體高分子結(jié)構(gòu)，化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，是苯基丙烷單元以非線性的、隨機(jī)的方式通過(guò)醚鍵（烷基芳基醚、二芳基醚、二烷基醚等）和碳碳鍵（5–5、β–5等）連接組成的復(fù)合體，基本結(jié)構(gòu)單元為對(duì)羥基苯基丙烷結(jié)構(gòu)（H）、愈創(chuàng)木基丙烷結(jié)構(gòu)(G)和紫丁香基丙烷結(jié)構(gòu)(S)（如圖1-3所示），屬于芳香族高聚物[22,23]。其中，C、H和O的質(zhì)量含量分別約為49.2%、5.1%和43.4%。木質(zhì)素和半纖維素一起填充在細(xì)胞壁和微細(xì)纖維之間，也存在于細(xì)胞的間層，把相鄰的細(xì)胞連接在一起，使細(xì)胞壁能夠抵抗微生物的侵蝕，增加強(qiáng)度，并提高細(xì)胞壁的透水性[24]。木質(zhì)素是一種聚集體，結(jié)構(gòu)中存在許多極性基團(tuán)如羥基，從而形成了較多的分子內(nèi)和分子間氫鍵。圖1-3木質(zhì)素三種基本結(jié)構(gòu)單元Figure1-3.ThreebasicstructuralunitsofligninCCCOCH3OHCCCOCH3OHCCCOHH3CO愈創(chuàng)木基丙烷紫丁香基丙烷對(duì)羥苯基丙烷
浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文41.2.4其他成分生物質(zhì)中除纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三種主要組分外，還含有少量可被有機(jī)溶劑萃取的小分子化合物，主要包括樹(shù)脂、脂肪、蠟、淀粉、糖、色素、氨基酸和蛋白質(zhì)等[18]。此外，還含有極少量的灰分，雖然它們的含量很少，但是它們的存在能夠?qū)ι镔|(zhì)熱解氣化起到明顯的催化作用[25]。1.3生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換技術(shù)主要是指通過(guò)直接燃燒、生物化學(xué)法和熱化學(xué)法等將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化成使用更便捷和更潔凈的燃料或者能源產(chǎn)品[26]，如圖1-4所示。其中，熱化學(xué)法主要為熱解、氣化和液化三種技術(shù)。通過(guò)熱化學(xué)法制得的能源產(chǎn)品根據(jù)其物理狀態(tài)可分為固態(tài)能源、液態(tài)能源和氣態(tài)能源。固態(tài)能源主要是經(jīng)過(guò)物理壓縮定型的顆粒生物質(zhì)，液態(tài)能源主要是經(jīng)過(guò)水解、液化和酯化等得到生物乙醇、生物柴油和裂解油等；氣態(tài)能源主要是經(jīng)過(guò)熱解氣化得到的氫氣、合成氣和沼氣等。圖1-4生物質(zhì)利用技術(shù)Figure1-4.Biomassutilizationtechnology1.3.1直接燃燒直接燃燒一直是目前最簡(jiǎn)便的生物質(zhì)能利用方式，生物質(zhì)直接燃燒所產(chǎn)生的能量可用于發(fā)電和集中供能。在中國(guó)農(nóng)村，柴薪、秸稈等生物質(zhì)能占農(nóng)村生活用能總量的50%以上，將農(nóng)林生物質(zhì)直接燃燒供能是烹飪和取暖的傳統(tǒng)方法[27]。但生物質(zhì)直接燃燒的熱效率一般低于20%，在許多發(fā)展中國(guó)家，燃燒未經(jīng)加工的薪柴會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)致酸雨和呼吸道疾病的SO2和NO等有害氣體[28]。同時(shí)室內(nèi)明火對(duì)婦女和兒童有負(fù)面影響，婦女和兒童是室內(nèi)空氣污染影響的最脆弱群體。1.3.2熱化學(xué)轉(zhuǎn)化
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]生物質(zhì)預(yù)處理制成型燃料研究進(jìn)展[J]. 曹忠耀,張守玉,黃小河,宋曉冰,吳淵默. 潔凈煤技術(shù). 2019(01)
[2]碳酸鹽作用下生物質(zhì)熱裂解制富氫氣體[J]. 姬登祥,黃加艷,張咪,于鳳文,計(jì)建炳. 太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2018(12)
[3]熔融鹽-鎳協(xié)同催化生物質(zhì)熱解制取富氫氣體[J]. 劉明,王小波,趙增立,李海濱. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2018(19)
[4]生物質(zhì)水蒸氣氣化制取富氫合成氣及其應(yīng)用的研究進(jìn)展[J]. 賈爽,應(yīng)浩,孫云娟,孫寧,徐衛(wèi),許玉,寧思云. 化工進(jìn)展. 2018(02)
[5]Biomass gasification technology: The state of the art overview[J]. Antonio Molino,Simeone Chianese,Dino Musmarra. Journal of Energy Chemistry. 2016(01)
[6]生物質(zhì)制乙二醇技術(shù)進(jìn)展與發(fā)展前景[J]. 楊學(xué)萍,董麗,陳璐,胡云光. 化工進(jìn)展. 2015(10)
[7]合成天然氣技術(shù)進(jìn)展[J]. 楊伯倫,李星星,伊春海,蔣雪冬,張勇,周曉奇. 化工進(jìn)展. 2011(01)
[8]生物質(zhì)氣流床氣化制取合成氣的試驗(yàn)研究[J]. 周勁松,趙輝,曹小偉,駱仲泱,岑可法. 太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2008(11)
[9]生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)利用現(xiàn)狀與環(huán)境評(píng)價(jià)[J]. 張應(yīng)桂,周勇. 化學(xué)工程師. 2007(11)
[10]基于不同三組分模型解析生物質(zhì)熱解過(guò)程[J]. 胡松,Andreas Jess,向軍,孫路石,邱建榮,徐明厚. 化工學(xué)報(bào). 2007(10)
博士論文
[1]木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)的綠色解聚和木質(zhì)素、纖維素的提取與轉(zhuǎn)化[D]. 畢志豪.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019
[2]基于組分的生物質(zhì)熱分解及交互作用機(jī)制研究[D]. 辛善志.華中科技大學(xué) 2014
[3]生物質(zhì)水熱降解過(guò)程機(jī)理與產(chǎn)物形成機(jī)制研究[D]. 高英.華中科技大學(xué) 2013
[4]木質(zhì)生物質(zhì)各組分熱解過(guò)程和熱力學(xué)特性研究[D]. 胡億明.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 2013
[5]木質(zhì)纖維類(lèi)生物質(zhì)定向熱解行為研究[D]. 劉軍利.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 2011
碩士論文
[1]生物質(zhì)組成對(duì)氣化產(chǎn)氫率影響的研究[D]. 田甜.清華大學(xué) 2017
[2]熔鹽熱裂解農(nóng)作物秸稈制氣體的研究[D]. 盛佳峰.浙江工業(yè)大學(xué) 2015
本文編號(hào)：3604512
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