【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)和城市化的不斷發(fā)展,快速增長的能源消耗帶來了嚴(yán)重的能源危機(jī)和環(huán)境問題。微藻作為緩解全球化石燃料儲備枯竭的第三代生物質(zhì)能,其研究和開發(fā)得到了越來越多的關(guān)注。油頁巖作為非常規(guī)油氣資源,其儲量豐富,是極具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉促Y源,也日益受到了重視。為達(dá)到更高效的資源利用率和獲得更高品質(zhì)的產(chǎn)物,單獨(dú)熱解研究正朝著混合熱解和催化熱解發(fā)展。綜合國內(nèi)外對微藻和油頁巖的資源利用的現(xiàn)狀,本文著重于微藻和油頁巖共同熱解和催化熱解的制取液體燃料研究,為其資源綜合化開發(fā)提供了思路和參考依據(jù)。本文采用多種實驗技術(shù)和方法,研究微藻和油頁巖熱解過程反應(yīng)特性和產(chǎn)物析出規(guī)律,具體如下:(1)利用熱綜合分析儀研究了微藻、油頁巖及其混合樣品的熱解特性,分析反應(yīng)過程中可能存在的協(xié)同作用。微藻和油頁巖的熱解失重均可分為干燥脫水段、熱解脫揮發(fā)分段和炭化段,存在一個失重主峰。隨著摻混的油頁巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)從30%增加到70%,混合樣品的TG曲線向右側(cè)的高溫區(qū)間移動,初始溫度從276.5℃增加到280.0℃,終止溫度從386.9℃增加到503.3℃。當(dāng)溫度為100℃至310℃左右時,混合物TG偏差值ΔW為正值,表明微藻和油頁巖在較低溫度區(qū)間存在相互抑制作用。在高溫下,ΔW為負(fù)值,微藻與油頁巖之間顯示出相互促進(jìn)作用。(2)應(yīng)用傅里葉變換紅外光譜檢測了生成的氣相產(chǎn)物。混合熱解促進(jìn)了C-H(烴類)的生成,減少C=O(酸、酯、酮和醛)、C-O(醇、酚和醚)、NH_3以及HCN的生成。催化劑HZSM-5和CaO通過斷鍵、重組和芳構(gòu)化反應(yīng)促進(jìn)酚類、羰基、醚和含氧雜環(huán)等轉(zhuǎn)化生成烴類、CO和CO_2。(3)通過快速熱解-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀實驗研究了微藻、油頁巖及其混合樣品的熱解產(chǎn)物分布和相對含量。對于微藻和油頁巖的混合催化熱解,隨著CaO比例的增加,脂肪烴的生成大體呈現(xiàn)上升趨勢,從9.57%到17.48%),而芳香烴相對含量呈現(xiàn)先上升后下降趨勢。在CaO與HZSM-5質(zhì)量比為1:3時,芳烴含量達(dá)到最大值,比單HZSM-5催化高出2.09%。(4)采用等轉(zhuǎn)換率FWO和Friedman法建立了微藻和油頁巖的混合催化熱解動力學(xué)模型。隨著油頁巖摻混比例的升高,混合物的平均活化能呈現(xiàn)降低趨勢,從278.84kJ/mol下降到192.53 kJ/mol(從265.51 kJ/mol下降到189.63 kJ/mol)。CaO/HZSM-5比例為3:1時,平均活化能達(dá)到最低值257.29kJ/mol(269.62kJ/mol)。綜上所述,混合催化熱解資源化、綜合利用了微藻與油頁巖,提高了產(chǎn)物烴類的相對產(chǎn)率,提升了熱解油的能源價值,使之具備替代化石燃料的可能,有較好的應(yīng)用前景。
【圖文】：

的碳?xì)淠柋龋?.54）高于油頁巖的碳?xì)淠柋龋?.42）。中活性氫自由基的生成，促進(jìn)烴類的生成。紹步分析儀示，熱失重特性研究采用瑞士梅特勒-托利多熱重分析儀SC1），表 2-3 列出了相關(guān)技術(shù)參數(shù)。表 2-3 熱重同步分析儀技術(shù)參數(shù)項目 技術(shù)參數(shù)溫范圍 室溫~1000°C溫速率 0.1~100K/min測量靈敏度 0.1μg測量精度 0.3°C

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文變換紅外光譜儀使用為傅立葉變換紅外光譜儀（賽默飛世爾，，Nicolet i表 2-4 傅立葉變換紅外光譜儀性能指標(biāo)技術(shù)參數(shù)優(yōu)于 45000:1優(yōu)于 0.4 cm-14000-400 cm-10.005 cm-1
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK6;TE662

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2611741