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)器中進行生物質(zhì)氣化制取富氫合成氣的研究,主要的研究內(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,并建立和檢驗了熔鹽中生物質(zhì)氣化制富氫合成氣的預(yù)測模型;研究發(fā)現(xiàn):在相同的實驗條件下,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依次為:木質(zhì)素<纖維素<半纖維素。在生物質(zhì)氣化過程中,合成生物質(zhì)三組分間和氣化所得揮發(fā)分之... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學浙江省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：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)素是一類復(fù)雜的大分子有機聚合物，主要存在于木質(zhì)類植物的細胞壁中，在植物中含量僅次于纖維素，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)，化學結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，是苯基丙烷單元以非線性的、隨機的方式通過醚鍵（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胞壁和微細纖維之間，也存在于細胞的間層，把相鄰的細胞連接在一起，使細胞壁能夠抵抗微生物的侵蝕，增加強度，并提高細胞壁的透水性[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羥苯基丙烷

浙江工業(yè)大學碩士學位論文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溶劑萃取的小分子化合物，主要包括樹脂、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)主要是指通過直接燃燒、生物化學法和熱化學法等將生物質(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，熱化學法主要為熱解、氣化和液化三種技術(shù)。通過熱化學法制得的能源產(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)過物理壓縮定型的顆粒生物質(zhì)，液態(tài)能源主要是經(jīng)過水解、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)展中國家，燃燒未經(jīng)加工的薪柴會產(chǎn)生導致酸雨和呼吸道疾病的SO2和NO等有害氣體[28]。同時室內(nèi)明火對婦女和兒童有負面影響，婦女和兒童是室內(nèi)空氣污染影響的最脆弱群體。1.3.2熱化學轉(zhuǎn)化

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]生物質(zhì)組成對氣化產(chǎn)氫率影響的研究[D]. 田甜.清華大學 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 2015



本文編號：3604512