【摘要】：本文對生物質(zhì)的供氫熱解特性進(jìn)行研究,采用供氫劑共熱解與H2氣氛下加氫熱解兩種方式。首先考察了低密度聚乙烯(LDPE)作為供氫劑對生物質(zhì)熱解的影響;隨后以N2實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為對照,考察H2氣氛對生物質(zhì)熱解產(chǎn)物產(chǎn)率與生物油組分的影響,并對生物質(zhì)三大組分纖維素、半纖維素、木質(zhì)素分別進(jìn)行了加氫熱解實(shí)驗(yàn)從而研究相應(yīng)的加氫反應(yīng)路徑,為生物質(zhì)供氫熱解機(jī)理研究提供了一定的理論依據(jù)。論文以木屑和LDPE作為生物質(zhì)原料與供氫劑進(jìn)行共熱解實(shí)驗(yàn),考察了共熱解中協(xié)同作用對生物油收率與組分的影響。木屑與LDPE共熱解可以提高液體收率,當(dāng)熱解溫度為600 ℃時(shí)液體收率達(dá)到最大值為56.84%,比理論值高約6%。對共熱解液體產(chǎn)物組成進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)共熱解過程中生成某些特定組分,如十一醇、庚烯醛等含氧長鏈化合物,是生物質(zhì)與LDPE共熱解時(shí)自由基相互作用的產(chǎn)物;通過熱重-紅外聯(lián)用實(shí)驗(yàn)分析了生物質(zhì)與塑料共熱解行為,共熱解最大反應(yīng)速率溫度為490 ℃,相比LDPE單獨(dú)熱解時(shí)的512 ℃,降低約22 ℃。將木屑作為實(shí)驗(yàn)原料研究了生物質(zhì)在氫氣氣氛下的熱解實(shí)驗(yàn)特性,并以N2氣氛的實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為對照,考察了氫氣氣氛對熱解產(chǎn)物產(chǎn)率與組分的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與N2相比,H2條件下固體產(chǎn)率降低約9%,液體產(chǎn)率提高了約5.8%,同時(shí)由于氫氣的存在促進(jìn)了呋喃環(huán)的異構(gòu)化,加氫熱解所得生物油中發(fā)現(xiàn)了2-甲基萘等芳香烴類化合物,而在N2條件下中并未發(fā)現(xiàn)。為探究生物質(zhì)具體的加氫熱解路徑,本文以生物質(zhì)三種組分(纖維素、半纖維素和木質(zhì)素)為原料,對其加氫熱解特性進(jìn)行探究,考察了氫氣對三種組分熱解行為的影響,概括了其熱解反應(yīng)路徑。結(jié)果表明木質(zhì)素由于自身具有較多芳環(huán)與復(fù)雜氫鍵,焦炭產(chǎn)率高于纖維素與半纖維素;氫氣的存在使得纖維素?zé)峤鈺r(shí)呋喃環(huán)分子重排等反應(yīng)加速,糖苷鍵斷裂增強(qiáng),油中苯類含量提高,半纖維素?zé)峤庥椭写碱愊鄬吭黾?木質(zhì)素中揮發(fā)分加氫脫氧反應(yīng)加劇,熱解油中芳香烴類比例升高。
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK6
【圖文】：

如何提高生物質(zhì)能的利用率也成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)。逡逑生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化方式有多種，大體可分為物理、化學(xué)與生物三類，而每類技術(shù)也都有逡逑更為細(xì)致的劃分。具體的轉(zhuǎn)化利用技術(shù)見圖２．１。逡逑Ｈ邋壓縮、炭化逡逑ｐ｜直接燃燒技術(shù)鍋爐燃燒技術(shù)胃逡逑用爐灶稀燒技￥逡逑ｒ邋氣化技術(shù)逡逑＿＿丨嚴(yán)字嚴(yán)５邋Ｈ￣熱栛術(shù)逡逑長１——＾——逡逑ｇ邐Ｌ干餾技術(shù)逡逑此邐邐逡逑偦－邐，邋大中型厭氧消化逡逑＾邐－生物轉(zhuǎn)換技術(shù)＿邐邐逡逑＾邐Ｌ大型戶用沼氣池逡逑胡邐Ｉ邐■逡逑Ｌ－１邋邋邐邐邋ｒ邋植物油技術(shù)逡逑液化技術(shù)卜邐－＝４逡逑Ｌ制取乙醇、甲醇逡逑ｒｌ￣堆肥技術(shù)￣逡逑」有機(jī)垃圾處理｜＿」￣林＿士—逡逑ｓｉ邋Ｍ邐焚燒技術(shù)逡逑Ｈ邋填埋技術(shù)逡逑圖２．１生物質(zhì)能利用方法逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｂｉｏｍａｓｓ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ邋ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ逡逑２．２生物質(zhì)能利用技術(shù)逡逑２．２．１物理轉(zhuǎn)化技術(shù)逡逑

如何提高生物質(zhì)能的利用率也成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)。逡逑生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化方式有多種，大體可分為物理、化學(xué)與生物三類，而每類技術(shù)也都有逡逑更為細(xì)致的劃分。具體的轉(zhuǎn)化利用技術(shù)見圖２．１。逡逑Ｈ邋壓縮、炭化逡逑ｐ｜直接燃燒技術(shù)鍋爐燃燒技術(shù)胃逡逑用爐灶稀燒技￥逡逑ｒ邋氣化技術(shù)逡逑＿＿丨嚴(yán)字嚴(yán)５邋Ｈ￣熱栛術(shù)逡逑長１——＾——逡逑ｇ邐Ｌ干餾技術(shù)逡逑此邐邐逡逑偦－邐，邋大中型厭氧消化逡逑＾邐－生物轉(zhuǎn)換技術(shù)＿邐邐逡逑＾邐Ｌ大型戶用沼氣池逡逑胡邐Ｉ邐■逡逑Ｌ－１邋邋邐邐邋ｒ邋植物油技術(shù)逡逑液化技術(shù)卜邐－＝４逡逑Ｌ制取乙醇、甲醇逡逑ｒｌ￣堆肥技術(shù)￣逡逑」有機(jī)垃圾處理｜＿」￣林＿士—逡逑ｓｉ邋Ｍ邐焚燒技術(shù)逡逑Ｈ邋填埋技術(shù)逡逑圖２．１生物質(zhì)能利用方法逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｂｉｏｍａｓｓ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ邋ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ逡逑２．２生物質(zhì)能利用技術(shù)逡逑２．２．１物理轉(zhuǎn)化技術(shù)逡逑

Ｆｉｇ．２．４邋Ｋｉｌｚｅｒ邋ｒｅａｃｔｉｏｎ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ逡逑熱解機(jī)理比較復(fù)雜，國內(nèi)外的眾多研究者通過對三個(gè)組分的實(shí)驗(yàn)熱解機(jī)理，在這之中，纖維素由于大部分生物質(zhì)的主要組分為質(zhì)的熱解規(guī)律很大程度上相似且其結(jié)構(gòu)最為簡單的特點(diǎn)被廣泛研宄的替代品，所以許多研宄者在研宄生物質(zhì)熱解時(shí)一般將纖維１９６５年提出了一個(gè)被廣泛認(rèn)同的纖維素?zé)峤夥磻?yīng)路徑，如圖２．４一部分學(xué)者提出了將Ｓｈａｆｉｚａｄｅｈ反應(yīng)機(jī)理作為理論基礎(chǔ)的生物質(zhì)．５。Ｓｈａｆｉｚａｄｅｈ

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