【摘要】：隨著世界人口的增加和工業(yè)化進(jìn)程快速發(fā)展,人類對(duì)能源需求的迅猛增加與傳統(tǒng)化石能源不斷匱乏之間矛盾日益凸顯,開發(fā)利用新能源和可再生能源顯得尤為迫切。通過對(duì)生物質(zhì)熱解液化制取的生物油具有替代化石燃料的潛能,但必須對(duì)生物油進(jìn)行適當(dāng)?shù)母男蕴豳|(zhì),才能滿足在工業(yè)設(shè)備應(yīng)用的要求。催化熱解工藝由于設(shè)備簡(jiǎn)單,操作條件較為緩和,已受到了廣泛的關(guān)注。 本論文在自行設(shè)計(jì)的固定床上進(jìn)行了稻殼粉熱解制取生物油實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)考查了不同的操作參數(shù)(熱解溫度、氮?dú)饬魉佟⑸郎厮俾�、催化劑摻混比�?對(duì)熱解三種產(chǎn)物(生物汕、殘?zhí)�、不凝性氣體)分布和產(chǎn)率的影響,結(jié)果表明：熱解溫度和氮?dú)饬魉賹?duì)稻殼粉熱解的產(chǎn)物分布的影響很大,隨著加熱速率的升高,熱解液體產(chǎn)率增加。在恒定的熱解速率25℃/min、熱解溫度550℃、氮?dú)饬魉?50mL/min時(shí)液體產(chǎn)率可達(dá)到49.91%。隨著催化劑氧化鋅摻混比率的增加,熱解的液體產(chǎn)物產(chǎn)率降低。通過熱重分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),原料脫揮發(fā)分較劇烈的熱解溫度區(qū)間在200～385℃,當(dāng)溫度達(dá)到500℃時(shí),生物質(zhì)中的揮發(fā)分已經(jīng)基本完全析出。 利用先進(jìn)的測(cè)試分析手段對(duì)催化熱解前后生成的兩種生物油的理化性能進(jìn)行了表征。采用紅外分析儀和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀測(cè)定了生物油的主要成分組成及相對(duì)峰面積,結(jié)果表明生物油中已測(cè)出的物質(zhì)主要有酚類及其衍生物、醛類、酮類和長(zhǎng)鏈脂肪族化合物。利用旋轉(zhuǎn)流變儀考察研究了催化前后生物油的流變特性,結(jié)果發(fā)現(xiàn)生物油是一種典型的非牛頓型流體,具有顯著的剪切稀化特征。相對(duì)于未催化處理的生物油,經(jīng)催化處理后的生物油粘性有明顯的降低。 在熱重-差熱聯(lián)用分析儀上對(duì)催化前后兩種生物油開展了燃燒特性測(cè)試,采用Coats-Redfern積分法對(duì)生物油燃燒的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了研究,獲得了燃燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明：經(jīng)催化處理后的生物油含有易揮發(fā)的小分子化合物相對(duì)于未催化生物油有明顯增加,催化劑的添加提高了生物油中易揮發(fā)性化合物含量；催化后的生物油燃燒反應(yīng)的活化能小于未催化生物油,催化劑提高了生物油的可燃性,使之基本具備用作液體燃料的潛能。 對(duì)熱解固體產(chǎn)物殘?zhí)窟M(jìn)行了元素分析、工業(yè)分析、SEM和XRD表征,結(jié)果發(fā)現(xiàn)：熱解溫度對(duì)焦炭的表面形態(tài)結(jié)構(gòu)有很大的影響,550℃的熱解溫度足以使原料完全熱解,此熱解溫度下的焦炭有較好的孔狀結(jié)構(gòu),由XRD分析可知隨著熱解溫度的升高焦炭表面有硅酸晶體生成。
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TK6

【參考文獻(xiàn)】

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