【摘要】：生物質是唯一可轉化為液體燃料的可再生能源。生物質液化是最有發(fā)展前景的生物質熱轉化利用方向之一。生物油催化提質成為目前研究的熱點。由于復雜的結構特點和金屬元素存在,生物炭的催化作用受到重視,并且其對認識快速熱解過程中揮發(fā)分與炭間的交互作用不可忽視。因此全面了解生物炭與揮發(fā)分之間的交互作用對掌握生物質快速熱解機理和實現生物油提質工藝都具有重要意義。棉稈炭和玉米稈炭被作為在線催化材料的催化熱解實驗中,催化段溫度和生物炭催化作用共同調控生物油和不凝氣的產率;隨著催化段的溫度升高,液體產率降低,氣體產率增加;生物炭的添加會擴大這種趨勢。溫度升高會促進乙酸和丙酮醇等直鏈酮物質增加(玉米稈中乙酸增加較少),而生物炭催化作用下乙酸和直鏈酮不斷裂解,環(huán)戊酮物質相對比較穩(wěn)定甚至有少量增加。溫度升高并沒有促進酚類物質增加,甚至有所抑制作用,而生物炭催化作用大幅增加酚類物質的量,而且溫度和生物炭都不同程度促進含氧和不飽和支鏈的酚類發(fā)生斷裂、重整形成更多的烷基支鏈的苯酚。通過酸洗和負載Na、K、Mg、Fe調節(jié)金屬含量的棉稈炭和玉米稈炭被作為在線催化材料的催化熱解實驗中,生物炭同樣促進液體產率降低;氣體產率增加。負載的金屬和生物炭特性(孔隙結構和表面化學性質)對酚類的富集和酸類的裂解都有重要作用,棉稈和玉米稈炭表現上有一定的差異。炭催化后丙酮醇產率下降,環(huán)戊酮類物質總量上升,生物炭特性和金屬共同作用形成,金屬元素中Mg表現突出。生物炭催化作用后不同程度上增加了H2、CH4、CO、CO2與C2H6的產率,其中Fe對氫氣的增長作用顯著。催化炭的特性(含氧表面官能團和孔隙結構)和金屬元素對揮發(fā)分的催化裂解、重整都是重要的影響因素。纖維素和半纖維素的Py-GC/MS催化熱解實驗中,棉稈炭催化促進纖維素中糖類物質裂解(C-FeCl3中單糖增加),酮類增加(主要增加環(huán)戊酮物質)并且促進5-羥甲基糠醛轉化生成糠醛和5-甲基呋喃醛(產率增加)。棉稈炭催化半纖維素中酚類、醇類以及環(huán)戊酮物質增加;醇類的增加主要由于金屬元素催化作用。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK6

【參考文獻】

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本文編號：2629711