【摘要】：生物質(zhì)是唯一可轉(zhuǎn)化為液體燃料的可再生能源。生物質(zhì)液化是最有發(fā)展前景的生物質(zhì)熱轉(zhuǎn)化利用方向之一。生物油催化提質(zhì)成為目前研究的熱點(diǎn)。由于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和金屬元素存在,生物炭的催化作用受到重視,并且其對(duì)認(rèn)識(shí)快速熱解過(guò)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(duì)掌握生物質(zhì)快速熱解機(jī)理和實(shí)現(xiàn)生物油提質(zhì)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(shí)驗(yàn)中,催化段溫度和生物炭催化作用共同調(diào)控生物油和不凝氣的產(chǎn)率;隨著催化段的溫度升高,液體產(chǎn)率降低,氣體產(chǎn)率增加;生物炭的添加會(huì)擴(kuò)大這種趨勢(shì)。溫度升高會(huì)促進(jìn)乙酸和丙酮醇等直鏈酮物質(zhì)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(zhì)相對(duì)比較穩(wěn)定甚至有少量增加。溫度升高并沒(méi)有促進(jìn)酚類(lèi)物質(zhì)增加,甚至有所抑制作用,而生物炭催化作用大幅增加酚類(lèi)物質(zhì)的量,而且溫度和生物炭都不同程度促進(jìn)含氧和不飽和支鏈的酚類(lèi)發(fā)生斷裂、重整形成更多的烷基支鏈的苯酚。通過(guò)酸洗和負(fù)載Na、K、Mg、Fe調(diào)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(shí)驗(yàn)中,生物炭同樣促進(jìn)液體產(chǎn)率降低;氣體產(chǎn)率增加。負(fù)載的金屬和生物炭特性(孔隙結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì))對(duì)酚類(lèi)的富集和酸類(lèi)的裂解都有重要作用,棉稈和玉米稈炭表現(xiàn)上有一定的差異。炭催化后丙酮醇產(chǎn)率下降,環(huán)戊酮類(lèi)物質(zhì)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(xiàn)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(chǎn)率,其中Fe對(duì)氫氣的增長(zhǎng)作用顯著。催化炭的特性(含氧表面官能團(tuán)和孔隙結(jié)構(gòu))和金屬元素對(duì)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(shí)驗(yàn)中,棉稈炭催化促進(jìn)纖維素中糖類(lèi)物質(zhì)裂解(C-FeCl3中單糖增加),酮類(lèi)增加(主要增加環(huán)戊酮物質(zhì))并且促進(jìn)5-羥甲基糠醛轉(zhuǎn)化生成糠醛和5-甲基呋喃醛(產(chǎn)率增加)。棉稈炭催化半纖維素中酚類(lèi)、醇類(lèi)以及環(huán)戊酮物質(zhì)增加;醇類(lèi)的增加主要由于金屬元素催化作用。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TK6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2629711