【摘要】：生物質氣化發(fā)電是生物質能眾多利用形式中常用的高效技術之一,流化床技術因其原料適應性強、傳熱效率高等特點,適合規(guī)�；瘹饣椖俊１疚耐ㄟ^流化床氣化實驗臺進行了水蒸氣氣化實驗,通過TG-FTIR聯(lián)用儀進行了熱重實驗,并利用量子化學計算方法探究木質素模型化合物的熱解機理和金屬離子的影響規(guī)律。首先,在自主搭建的流化床氣化實驗臺架上的一系列氣化實驗表明,氫氣含量、氣化效率、焦油去除量均和氣化溫度及蒸氣與生物質的質量配比(S/B)呈正相關,且焦油中甲苯、苯乙烯和苯酚等組分受氣化條件影響顯著。白云石催化效率最高,但相比于石英砂與白云石,橄欖石因兼具催化性和耐磨性而更適用于流化床氣化爐。當氣化溫度為800℃,S/B為0.9,采用橄欖石為床料時,實驗中可得含氫量34%的中熱值氣體,并且焦油含量低于20g/m~3。其次,通過對棉稈樣品分別做水洗和酸洗的預處理,并利用TG-FTIR聯(lián)用技術進行熱重分析。研究表明棉稈熱解過程分為活化熱解區(qū)和消極熱解區(qū)。堿金屬及堿土金屬可以通過改變棉稈樣品的活化能,促進熱解反應的進行,而且對棉稈的揮發(fā)析出特性有較大改善,能有效減少大分子可凝氣的產(chǎn)生。最后采用量子化學軟件Gaussian,通過密度泛函理論(DFT)中B3LYP/6-31G(d)基組計算分析了木質素模型化合物苯乙基苯基醚的八條可能反應路徑,并對其進行熱力學分析和勢能面分析,得到了木質素模型化合物裂解過程的主要斷鍵過程及反應勢壘,并以絡合物形式探究了金屬離子Mg~(2+)在三條主要反應路徑中的影響,其可使反應自發(fā)產(chǎn)生的所需溫度降低,并且能有效降低苯乙基苯基醚分子中碳碳鍵和碳氧鍵均裂反應的反應勢壘,從而促進熱解反應的進行。
【圖文】：

5]。圖1-1 纖維素結構圖Fig.1-1 Structure of Cellulose木質素通常是由松柏醇、芥子醇和香豆醇三種苯丙烷單體在酶化、去氫和自由基共聚后通過碳碳鍵和碳氧鍵連接聚合形成的三維立體結構的復雜大分子聚合物[6]，穩(wěn)定性較好，熱解溫度區(qū)間較寬，在 200~500℃區(qū)間發(fā)生。一般認為木質素熱解遵循自由基反應機理，其中最主要的結構單元有三種，分別對應圖 1-2 中的對羥基苯型、愈創(chuàng)木基型和紫丁香基基型。三種結構中均含有羥基，而甲氧基的數(shù)量和分布不同。

上海交通大學碩士學位論文第 3 頁圖1-2 木質素結構單元圖Fig.1-2 Structure of Lingin半纖維素是由 D-甘露糖、D-木糖、D-葡萄糖、D-甘露糖和 D-葡萄糖醛酸和各種帶甲氧基、乙�；闹行蕴腔葮嫵傻膹秃暇厶堑目偡Q，其結構圖如圖 1-3 所示。由于半纖維素組成的糖基各不相同，，分子鏈短，聚合度低，帶有支鏈，熱穩(wěn)定性較差，反應活性與其他組分相比最高，熱解主要在 225~325℃溫度范圍內發(fā)生。半纖維素典型組成單元為木聚糖，其裂解反應與纖維素相似，但纖維素中間產(chǎn)物生成左旋葡萄糖，而半纖維素生成反應活性較高的呋喃衍生物，其易發(fā)生二次裂解，生成輕質氣體。圖1-3 半纖維素結構圖Fig.1-3 Structure of Hemicellulose1.2.2 生物質的利用形式全球每年的生物質產(chǎn)量豐富，但很長一段時間內大多數(shù)生物質能未能得到合理利用。一方面大量的農(nóng)業(yè)林業(yè)廢棄物形式的生物質由于沒有良好的回收途徑被廢棄或直接就地低效焚燒
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK6

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本文編號：2674562