如今,能源和環(huán)境問題越來越受到人們的關(guān)注,而我國作為能源消耗大國,所面臨的問題更為嚴(yán)峻。同時我國也是一個農(nóng)業(yè)大國,生物質(zhì)資源豐富,但利用率低下。以秸稈為例,其中大多以焚燒處理,造成資源浪費的同時更加劇了環(huán)境污染。因此,尋求一種高效、無污染的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)尤為重要。熔鹽熱解技術(shù)具有極高的原料能量轉(zhuǎn)化率,被認為是將生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為燃料的潛在方法之一。生物質(zhì)主要成分為木質(zhì)纖維素,元素組成以碳、氫、氧為主,與優(yōu)質(zhì)燃料相比存在氫含量不足、氧含量過高的問題,導(dǎo)致其產(chǎn)物組成復(fù)雜,含氧量高,品質(zhì)低。而熔鹽熱解技術(shù)具有強脫羧能力和一定的脫甲氧基能力,能夠在一定程度上改善產(chǎn)物品質(zhì)。鑒于生物質(zhì)分子的電化學(xué)氧化潛力,結(jié)合熔融碳酸鹽的高導(dǎo)電性和強脫羧能力,若能耦合電化學(xué)氧化與熔融碳酸鹽熱解,有望進一步提高原料轉(zhuǎn)化率,提升產(chǎn)品品質(zhì)。本文以秸稈作為生物質(zhì)原料,基于熔融碳酸鹽的相關(guān)特性,建立電解氧化輔助熔鹽熱解生物質(zhì)體系,通過線性伏安曲線的測定驗證了耦合反應(yīng)的可行性,并考察了熱解溫度、物料粒徑、電流密度等反應(yīng)參數(shù)對耦合效果的影響。結(jié)果表明:熱解溫度對熱解轉(zhuǎn)化率的影響最為顯著,隨著溫度升高轉(zhuǎn)化率大幅提升,但超過550°... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

論文技術(shù)路線圖

2.3.1 實驗裝置 電解氧化輔助熔鹽熱解實驗裝置如圖 2-1 所示。該裝置主要由載氣系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、電解系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、冷凝收集系統(tǒng)組成。載氣系統(tǒng)提供穩(wěn)定的氮氣流，保證反應(yīng)裝置無氧氛圍。溫控系統(tǒng)配合伸入熔鹽層的熱電偶實時控制反應(yīng)溫度。電解系統(tǒng)以石墨作電極板，熔融碳酸鹽作電解液，外接直流穩(wěn)壓電源控制電解電壓、電流。反應(yīng)系統(tǒng)主體為不銹鋼材質(zhì)，利于傳熱和保證氣密性，內(nèi)襯陶瓷坩堝用于承載熔鹽，減少裝置腐蝕的同時保證反應(yīng)體系與外界絕緣。冷凝收集系統(tǒng)采用二級冷凝，以-10 °C 乙二醇水溶液作冷卻劑，經(jīng)冷凝分離液體產(chǎn)物，水洗，濕式氣體流量記錄后獲得氣體產(chǎn)物。

浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文20秸稈在EMCP體系下的循環(huán)伏安曲線如圖2-2所示。反應(yīng)過程中，陽極表面觀察到氣體產(chǎn)生，陰極表面形成積炭。在正向掃描過程中出現(xiàn)了三個氧化峰（AⅠ、AⅡ和AⅢ），表明至少存在三個或以上基團或鍵被氧化。這些峰可能與氫鍵、側(cè)鏈、端鏈或C-O鍵的斷裂有關(guān)。由于秸稈成分和熱解中間產(chǎn)物的復(fù)雜性，初步推斷這些氧化峰的形成可能是由多種鍵的變化共同作用導(dǎo)致的。這表明，電解氧化輔助熔鹽熱解體系對生物質(zhì)的電解氧化作用是可行的。圖2-2秸稈在EMCP體系中的循環(huán)伏安曲線Fig.2-2CyclicvoltammetrycurveofstrawintheEMCPsystem2.5.3溫度對EMCP體系的影響（1）溫度對產(chǎn)物分布的影響EMCP體系和MCP體系在400-600°C溫度梯度內(nèi)的產(chǎn)物分布如表2-4所示。兩種熱解體系的產(chǎn)物產(chǎn)率隨溫度變化的總體趨勢相近。當(dāng)溫度從400°C上升到600°C時，EMCP體系的生物炭產(chǎn)率下降了約三分之一，油相產(chǎn)率減少近一半。同時，水產(chǎn)量也明顯從21.25%下降至12.75%，相反裂解氣產(chǎn)量從36.79%顯著增加至58.95%。需要注意的是，當(dāng)溫度超過550°C，對溫度轉(zhuǎn)化率的影響不再明顯。這些隨溫度變化趨勢與其他研究者的結(jié)論相一致[85,89,108]。從原料組成分析，秸稈中纖維素和半纖維素的主要分解溫度區(qū)間相對較低，但木質(zhì)素的分解溫度高于前二者，例如如其結(jié)構(gòu)中的C-C鍵（主要是5-5"和β-β"）和側(cè)鏈（如-OCH3和-CH3）鍵能較高，超過80kcal/mol，在低溫段表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，只有當(dāng)溫度超過450°C時才逐漸發(fā)生分解，因此該現(xiàn)象可以歸結(jié)于高溫促進了二次裂解反應(yīng)，有利于氣相產(chǎn)物的生成，抑制生物油和生物炭的生成[60,109,110]。此外，相

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Biomass pyrolysis: A review of the process development and challenges from initial researches up to the commercialisation stage[J]. Xun Hu,Mortaza Gholizadeh.  Journal of Energy Chemistry. 2019(12)
[2]我國農(nóng)業(yè)廢棄物處理現(xiàn)狀[J]. 任利樞.  畜牧獸醫(yī)科技信息. 2019(08)
[3]《2019中國能源化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》發(fā)布[J].   資源節(jié)約與環(huán)保. 2019(01)
[4]飼料油菜與玉米秸稈混合青貯品質(zhì)研究[J]. 陰法庭,張玉龍,石婧,姜同軒,劉東洋,張鳳華.  草地學(xué)報. 2018(04)
[5]農(nóng)作物秸稈焚燒污染與防治[J]. 楊蔓,李闖,陳廣大.  黑龍江環(huán)境通報. 2018(02)
[6]秸稈焚燒對環(huán)境的危害及其綜合利用[J]. 金鳳.  綠色科技. 2018(02)
[7]三元碳酸鹽混合物的制備及熱物性研究[J]. 閆全英,孫相宇,王立娟,王隨林,趙加.  化工新型材料. 2017(09)
[8]農(nóng)作物秸稈飼料化技術(shù)研究進展[J]. 鄭夢莉,王凱軍,張佩華,文佐時.  中國飼料. 2017(11)
[9]農(nóng)作物秸稈飼料研究進展[J]. 段珍,張紅梅,張建華,王珺,梁建勇,李霞,李曉康.  糧食與飼料工業(yè). 2017(02)
[10]氯化鹽混合物的配制及熱物性研究[J]. 閆全英,王婧璇,賀萬玉.  化工新型材料. 2017(01)

碩士論文
[1]典型生物質(zhì)熱解及其動力學(xué)研究[D]. 段銳.天津商業(yè)大學(xué) 2016
[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
[3]秸稈發(fā)電的發(fā)展?jié)摿ρ芯縖D]. 白宏明.華北電力大學(xué)（北京） 2010
[4]閃速加熱條件下低灰分生物質(zhì)熱解揮發(fā)特性的研究[D]. 王娜娜.山東理工大學(xué) 2006



本文編號：3229941