【摘要】：本研究利用水熱碳化技術(shù)，在1000mL的反應(yīng)釜中，考察了反應(yīng)溫度（200-280℃）和停留時間（0-2h）對于稻草水熱碳化的影響。明確了水熱碳化條件與各相產(chǎn)物的產(chǎn)率、性能之間的關(guān)系，以及確定了稻草水熱碳化的最優(yōu)化反應(yīng)條件。本論文分析了氣相、液相以及固相產(chǎn)物的產(chǎn)率，并根據(jù)熱值、能量密度、能量產(chǎn)率以及元素分析等指標(biāo)考察水熱碳化條件下生成的生物炭的性能。同時通過吸水性實驗和掃描電鏡分析對于生物炭的實用性研究，進(jìn)一步探明了稻草水熱碳化的機(jī)理，為設(shè)計合理的水熱碳化路線以及為開發(fā)利用稻草制備燃料代替化石燃料的可能性提供依據(jù)。 反應(yīng)溫度和停留時間是影響生物質(zhì)水熱碳化的主要因素。水熱碳化的主要氣相產(chǎn)物是CO_2，液相產(chǎn)物是還原糖和乙酸。二氧化碳和乙酸的含量隨著反應(yīng)條件的劇烈程度（提高溫度、延長時間）提高而上升，造成生物炭的固相產(chǎn)率降低，而還原糖在低溫及短停留時間下獲得最大產(chǎn)率，此產(chǎn)率隨著溫度升高逐步下降。在合適的反應(yīng)條件下可以獲得較高回收率的目標(biāo)液相產(chǎn)物（還原糖或者乙酸），從而提高水熱碳化處理過程的經(jīng)濟(jì)效益。 提高反應(yīng)溫度和延長停留時間可以使生物炭的能量密度增加，在反應(yīng)溫度260℃、停留時間為1h時，生物炭能量密度已經(jīng)提高了69.45%，獲得了較高的能量密度，進(jìn)一步提高反應(yīng)劇烈程度能提升的能量密度有限。適宜的溫度和停留時間可以在控制運行成本的條件下，最大化經(jīng)濟(jì)收益。 吸水性實驗結(jié)果表明在反應(yīng)溫度260℃,停留時間1h時，固相產(chǎn)物吸水率較低，故此條件下生物炭的性能良好，是制備生物炭的較適宜條件。掃描電鏡分析說明經(jīng)過水熱碳化處理的生物炭整體呈現(xiàn)碎片狀態(tài)，并伴有大量蜂窩狀結(jié)構(gòu)，，可能是脫羰基反應(yīng)導(dǎo)致稻草內(nèi)部的纖維素、半纖維素大量分解。
【圖文】：

稻草的水熱碳化研究化溫度；反應(yīng)釜內(nèi)的壓力則通過與反應(yīng)釜內(nèi)部連接的裝置通過聯(lián)軸器驅(qū)動攪拌葉片使稻草充分反應(yīng)，同時控制稻草的攪拌速度。調(diào)節(jié)控制箱上攪拌器電壓可實控制；攪拌器的轉(zhuǎn)速則通過測速裝置在轉(zhuǎn)速表上顯示攪拌裝置的磁力而損毀反應(yīng)釜，反應(yīng)釜上部安裝冷卻卻水以達(dá)到降溫的作用。

圖 3.1 稻草水熱碳化產(chǎn)物分離的工藝流程圖標(biāo)碳化的各種氣體產(chǎn)物、液體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物—生的熱值、元素及能量密度分析、掃描電鏡分析、的考核指標(biāo)。本章節(jié)主要介紹三相產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率及節(jié)生物炭的理化性質(zhì)分析部分介紹。產(chǎn)物到的氣相產(chǎn)物利用氣相色譜儀(PE Clarus500)分(HAYESEP DB100-120, 30′×1/8″)，TCD 檢測器，為 2.0 mL/min，柱溫升溫程序：34℃保持 3.5 mi持 35 min，檢測室溫度 150℃，進(jìn)樣口 150℃。產(chǎn)物糖液相產(chǎn)物利用可見光分光光度計分析液相產(chǎn)物中
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：S216.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2656399