生物質(zhì)快速熱解技術(shù)制備生物油,可實現(xiàn)高附加值利用,變廢為寶,有著很高的應(yīng)用潛力和環(huán)境價值。生物質(zhì)熱解油用途比較廣泛,如精煉后可直接燃燒產(chǎn)熱,亦可與柴油、汽油等化石燃料混合用于內(nèi)燃機燃燒等。但是熱解油存在產(chǎn)率低、酸性高、成分復(fù)雜等問題,限制了熱解油的應(yīng)用。因此,論文展開了采用簡單經(jīng)濟的化學(xué)試劑,對松木木屑進(jìn)行預(yù)處理,比較研究預(yù)處理前后生物油產(chǎn)率、成分的變化的研究。首先以松木屑為研究對象,采用硫酸、丙酮、乙酸等化學(xué)試劑對其預(yù)處理,比較研究了預(yù)處理前后松木木屑官能團(tuán)、晶體結(jié)構(gòu)和微觀形貌的變化,并利用搭建的熱解裝置開展初步熱解實驗。通過FT-IR、XRD、FSEM等手段對預(yù)處理后的木屑進(jìn)行了表征及特性分析,考察了預(yù)處理后官能團(tuán)、晶體種類以及表面形態(tài)的改變,并因此產(chǎn)生的對生物油生成的影響。結(jié)果表明:預(yù)處理促進(jìn)了木屑中C-O鍵斷裂,形成更多短鏈片段,這有利于熱解轉(zhuǎn)化為液體油。比較預(yù)處理前生物油產(chǎn)量的14%,經(jīng)過不同溶劑預(yù)處理后的木屑生物油產(chǎn)率有所提高,在相同條件下用硫酸處理過的生物質(zhì)產(chǎn)油率為34%,丙酮預(yù)處理后得到的產(chǎn)油率28%,乙酸預(yù)處理后的產(chǎn)油率為18%。然后對由硫酸處理過的松木木屑做了較細(xì)致的研究。主要研究了硫酸預(yù)處理時間、預(yù)處理溫度、原料和溶液配比、熱解溫度及溶液濃度對生物油產(chǎn)量及成分的作用。實驗過程中還分析了收集的氣體產(chǎn)物成分的變化以及固液氣三相分布的變化。結(jié)果表明:在預(yù)處理時間2小時,預(yù)處理溫度20°C,硫酸濃度2mol/l,原料和溶液配比1:20,熱解爐反應(yīng)溫度為550°C時,得到最高的產(chǎn)油率是34%,產(chǎn)氣率為45.05%,焦炭產(chǎn)率為20.95%,利用GC-MS對生物油進(jìn)行了成分分析,結(jié)果表明預(yù)處理前后熱解生物油中的酚類、糖類的相對含量增加,醛類、酸類、酮類、多環(huán)芳烴以及苯環(huán)的含量有所降低。最后通過TG對不同條件預(yù)處理后的木屑進(jìn)行了熱解特性的實驗,經(jīng)過處理后的木屑最大失重速率及總失重率得到顯著提高,并且在2mol/L硫酸處理時達(dá)到最高分別為0.01506°C-1和89.66%,并用三組分模型擬合,得到熱解反應(yīng)函數(shù)模型,模擬得到產(chǎn)油量最高的三組分含量分別為半纖維素為0.40,纖維素為0.49,木質(zhì)素為0.11。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TE667
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 生物質(zhì)熱解機理及研究現(xiàn)狀
    1.3 生物油制備工藝
    1.4 預(yù)處理技術(shù)
    1.5 課題研究內(nèi)容
2 松木屑不同溶劑預(yù)處理性能及表征
    2.1 引言
    2.2 實驗原料與儀器
    2.3 實驗方法
    2.4 實驗結(jié)果與分析
    2.5 本章小結(jié)
3 硫酸預(yù)處理對生物油的影響研究
    3.1 引言
    3.2 實驗原料與儀器
    3.3 實驗方法
    3.4 實驗結(jié)果與分析
    3.5 本章小結(jié)
4 預(yù)處理松木木屑熱解特性及動力學(xué)模型研究
    4.1 引言
    4.2 熱重實驗及動力學(xué)模型
    4.3 實驗結(jié)果與分析
    4.4 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)

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本文編號：2846993