【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,能源短缺和環(huán)境污染問題給全球可持續(xù)發(fā)展帶來嚴(yán)重挑戰(zhàn)。生物質(zhì)作為一種可再生潔凈能源受到了人們的日益關(guān)注�？焖贌峤饩哂猩a(chǎn)成本低、周期短、效率高等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是生物質(zhì)利用最有前景的技術(shù)之一。生物質(zhì)熱解制備的生物油具有易儲(chǔ)存和運(yùn)輸、潔凈的優(yōu)點(diǎn),是很好的化石燃料替代物。但是,生物油的組成復(fù)雜,具有腐蝕性強(qiáng)、黏度大和熱值低等缺點(diǎn),導(dǎo)致其無法廣泛應(yīng)用。研究表明,生物質(zhì)中的金屬元素會(huì)在生物質(zhì)熱解過程中發(fā)生催化反應(yīng),降低生物油品質(zhì),并且生物油中含有大量活性含氧官能團(tuán),會(huì)在儲(chǔ)存過程中發(fā)生聚合、縮醛等反應(yīng),導(dǎo)致生物油容易分層�；诖�,本文主要通過生物質(zhì)預(yù)處理以及在生物油中添加復(fù)配溶劑改善生物油品質(zhì)。1油洗預(yù)處理生物質(zhì)對熱解產(chǎn)物分布的影響生物質(zhì)熱解產(chǎn)物進(jìn)行分級(jí)冷凝,制備的水相生物油具有含水量高、酸性大的特點(diǎn)。采用水相生物油洗滌(簡稱為油洗)預(yù)處理生物質(zhì),利用元素分析儀、熱重分析儀和Py-GC/MS進(jìn)行研究。結(jié)果表明經(jīng)過預(yù)處理的核桃殼中Na、K、Ca和Mg四種金屬元素的含量都有所降低,由于堿金屬的活性較強(qiáng),其中Na和K元素的含量降低最明顯。核桃殼熱解過程主要分為四個(gè)階段:脫水階段、預(yù)熱解階段、快速熱解階段和炭化階段。油洗預(yù)處理對核桃殼的組成和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,整個(gè)曲線向右偏移,曲線兩個(gè)峰的辨識(shí)度增加,最大失重速率的溫度增加,最后殘余量減少。由于生物質(zhì)含有許多金屬元素,在其熱解過程中會(huì)發(fā)生催化作用,促進(jìn)小分子化合物乙酸、丙酮等產(chǎn)生,減少脫水糖的形成。油洗預(yù)處理降低核桃殼中金屬元素的含量,使得熱解產(chǎn)物中的酸類和酮類產(chǎn)量降低,酚類和糖類產(chǎn)量增加,提高生物油的品質(zhì)。在熱解時(shí)間不變的條件下,熱解產(chǎn)物種類和產(chǎn)量先隨溫度升高而增加,當(dāng)溫度較高時(shí),熱解產(chǎn)物的種類保持不變。在熱解溫度為500℃時(shí),以酚類物質(zhì)為代表的目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)量最大。在高溫下,過長的熱解時(shí)間會(huì)導(dǎo)致酚類物質(zhì)發(fā)生二次裂解。因此,熱解溫度為500℃時(shí),最佳熱解時(shí)間為20s。2添加復(fù)配溶劑提高生物油穩(wěn)定性通過在80℃下對生物油進(jìn)行老化實(shí)驗(yàn)。研究老化前后生物油粘度、含水量、pH值及化學(xué)組成,結(jié)果表明化后,生物油黏度和含水量增加,酚類、醛類、酮類和呋喃類物質(zhì)減少。這是由于生物油含醛、酮等化合物發(fā)生聚合、縮醛、酯化和氧化等反應(yīng)。所以,基于此研究復(fù)配溶劑正丁醇、二甲基亞砜和乙酸乙酯對生物油儲(chǔ)存性能的影響,通過對生物油進(jìn)行物理稀釋,降低反應(yīng)物濃度或改變生物油的微觀結(jié)構(gòu)降低生物油反應(yīng)速率和與生物油中的活性組分發(fā)生反應(yīng)抑制大分子聚合物的產(chǎn)生。利用Design-Expert軟件中混合設(shè)計(jì)的單行格子法得到溶劑最優(yōu)混合比例為2.421%正丁醇、2.327%二甲基亞砜和3.252%的乙酸乙酯。在80℃下老化24h,結(jié)果表明復(fù)配溶劑能夠提高生物油穩(wěn)定性,并且效果要比單一溶劑好。在長時(shí)間老化過程(12h、24h、36h和48h),空白組的黏度和含水量比實(shí)驗(yàn)組增加的多。熱重分析結(jié)果表明,生物油剩余殘?jiān)|(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著老化時(shí)間的增加而增加,且空白組的增加趨勢比實(shí)驗(yàn)組的大。GC-MS結(jié)果表明隨著老化時(shí)間的增加,酸類含量增加,酚類含量降低。
【圖文】：

思NB逡逑況逡逑濟(jì)快速發(fā)展和人口增長，人類對能源的需求逐步增致全球能源危機(jī)的出現(xiàn)［１］。化石能源的過度使用造石能源短缺和全球氣候變化，應(yīng)該走傳統(tǒng)能源與進(jìn)新能源的開發(fā)與利用［２］。逡逑是能源供應(yīng)體系的重要組成部分，除了能夠減少對球政治、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，緩解能源危機(jī)。各國能源組織是解決當(dāng)前環(huán)境問題的主要措施之一。目前，全球石能源時(shí)代轉(zhuǎn)向可再生能源為主的時(shí)代［３］。根據(jù)能源消耗總量４３．６億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，比去年多消耗０．６耗量占總消耗量的６２％，比去年下降２％；天然比去年增加０．５％；可再生能源消耗量占能源消耗總［５］。逡逑

溫度進(jìn)行熱解，然后將熱解氣進(jìn)行快速冷凝得到生物油，這種條件下能夠得到較逡逑高的液體產(chǎn)率。逡逑生物質(zhì)整個(gè)熱解液化過程如圖１．３所示，包括原料的干燥、粉碎、進(jìn)料、熱逡逑解、炭粉與熱解氣的分離、熱解氣的冷凝與收集。為了減少生物質(zhì)原料中的水分逡逑在熱解過程中蒸發(fā)，最后進(jìn)入到液體產(chǎn)物中提高液體生物油的含水量，所以原料逡逑一般需要進(jìn)行干燥，將其含水量降低在１０％以下。為了使生物質(zhì)原料在熱解過程逡逑中有很好的傳輸速率，對生物質(zhì)顆粒的大小有一定要求，主要跟反應(yīng)器的類型有逡逑關(guān)。熱解液化過程中要求反應(yīng)器具有高的加熱速率、穩(wěn)定的反應(yīng)溫度、熱解氣短逡逑暫的停留時(shí)間，，這樣可以增加生物油的產(chǎn)率［３４］。炭粉進(jìn)入到生物油中會(huì)起到催逡逑化作用，會(huì)發(fā)生二次反應(yīng)，導(dǎo)致生物油不穩(wěn)定，所以必須將其分離。熱解氣的產(chǎn)逡逑生到冷凝過程中的時(shí)間對生物油的產(chǎn)率和組成有很大的影響，時(shí)間越長，發(fā)生容逡逑易發(fā)生分解反應(yīng)，所以需要快速冷凝，以確保液體產(chǎn)物的產(chǎn)率。逡逑生物質(zhì)逡逑．．．．．．．．N．．．．．．邐干燥供熱邐不凝結(jié)氣體逡逑千燥ｐ１邐逡逑粉Ｖ｜邐
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TK6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2614943