【摘要】：生物質(zhì)能是一種儲量豐富的可再生能源,纖維素是生物質(zhì)的重要組分,其熱解機(jī)理的研究有利于提高生物油的質(zhì)量。在纖維素?zé)峤獾难芯恐?常需要對初生態(tài)產(chǎn)物進(jìn)行分析,然而傳統(tǒng)的熱解設(shè)備在熱解過程中難以避免二次反應(yīng),難以得到初生態(tài)產(chǎn)物。金屬網(wǎng)反應(yīng)器是目前二次反應(yīng)最小的反應(yīng)器,經(jīng)過多年的發(fā)展和改進(jìn)后,在減小二次反應(yīng)的性能上有了多次的提升。本文使用ANSYS CFX建立了金屬網(wǎng)反應(yīng)器中焦油收集管內(nèi)的流動模型,對三種常用的升溫速率(1K/s、10K/s、100K/s)的升溫過程進(jìn)行了瞬態(tài)模擬。模擬計算結(jié)果表明,常用的兩種焦油收集管內(nèi)均有不同程度的回流,回流的強(qiáng)度隨著實驗溫度的升高而升高。入口處的回流會引起氣態(tài)產(chǎn)物與樣品顆粒之間的二次反應(yīng);焦油收集管內(nèi)部的回流會增大氣態(tài)產(chǎn)物之間的二次反應(yīng)�；亓魇怯蓽囟炔钜鸬�,氣體的密度對溫度比較敏感,溫度高時密度小,溫度低時密度大,上方的氣體密度大,下方的氣體密度小,在重力的作用下就會發(fā)生自燃對流,溫差越大,回流越嚴(yán)重。針對產(chǎn)生回流的原因,對焦油收集管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。在冷卻腔和收集口之間增加了一個絕熱空腔,以此減小焦油收集管內(nèi)的溫度梯度。與常用的兩種焦油收集管一樣,模擬了三種常用的升溫速率下新的焦油收集管內(nèi)的流場。對比新舊兩種焦油收集管的模擬計算結(jié)果,發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的焦油收集管,內(nèi)部的溫度分布相對均勻,回流的比例小,載氣進(jìn)入冷凝區(qū)域的時間短。因此,改進(jìn)后的焦油收集管能更好的減小金屬網(wǎng)反應(yīng)器中纖維素?zé)峤獾亩畏磻?yīng)。
【圖文】：

纖維素分子通過分子間氫鍵結(jié)合在一起，形成半晶態(tài)的纖維束[6]。這些纖半纖維素與木質(zhì)素連接在一起，最終形成的復(fù)合物成為了植物細(xì)胞壁的主]。有研究表明，固體生物質(zhì)在熱解生成揮發(fā)性產(chǎn)物之前，會有中間態(tài)的液成[8-10]。中間態(tài)液體的存在，意味著熱解機(jī)理必須考慮固體原料與氣態(tài)產(chǎn)及中間態(tài)液體內(nèi)的化學(xué)過程。固相過程包括晶態(tài)和非晶態(tài)聚合物的相變以的斷裂和形成，木質(zhì)纖維素?zé)峤庾畛鯐䲠嗔焉傻途畚?如纖維素?zé)峤膺^程葡聚糖)，而低聚物是幾種單體，大小不一，且可以熔融[11]。1979 年，為廣泛學(xué)者所接受的纖維素反應(yīng)動力學(xué)的 B-S 模型被提出[12,13]， 所示。B-S 模型認(rèn)為纖維素在熱解過程中，首先會轉(zhuǎn)化為聚合度較低的纖之為“活性纖維素”），然后通過競爭反應(yīng)生成焦油以及焦和氣態(tài)產(chǎn)物，且于焦油的生成，低溫時利于焦和氣態(tài)產(chǎn)物的生成，與纖維素?zé)峤獾膶嶒灛F(xiàn)

圖 1-2 Diebold 模型2009 年，Dauenhauer 等人[15]使用高速攝像機(jī)拍攝了微晶纖維素顆粒的熱解過程，如圖 1-3 所示，可以觀察到纖維素顆粒熔融與揮發(fā)的過程，，直接證明了纖維素?zé)峤膺^程中有熔融態(tài)中間產(chǎn)物（B-S 模型中的“活性纖維素”）的存在。與生物質(zhì)熱解過程中會出現(xiàn)中間態(tài)液態(tài)產(chǎn)物的現(xiàn)象相符。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK6

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10 劉熠斌;趙輝;楊朝合;山紅紅;;催化裂解條件下丙烯的二次反應(yīng)[J];中國石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年03期

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本文編號：2657265