【摘要】：生物質(zhì)快速熱解是生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化中的一種重要方式,常規(guī)的生物質(zhì)熱解生產(chǎn)的生物油不僅品質(zhì)低而且組成極其復(fù)雜,分離提純困難。本文以CaO和經(jīng)520℃煅燒2h的KH_2PO_4、K_2HPO_4·3H_2O、K_3PO_4·3H_2O和Zn_2(PO_4)_3·4H_2O為催化劑原料,借助裂解器-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(Py-GC/MS)和熱重分析(TG)技術(shù)探究CaO與磷酸鹽在單一和二元混合催化條件下樟木粉的熱解特性和各類產(chǎn)物的析出規(guī)律。同時(shí)利用單步熱解和多步熱解的實(shí)驗(yàn)手段探究各類化合物的主要析出階段和樟木粉的最佳熱解溫度,為生物質(zhì)選擇性的制備高品質(zhì)化合物提供指導(dǎo)。樟木粉在不同溫度單步和多步熱解下的Py-GC/MS實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,其主要熱解階段約在400~500℃,溫度高于500℃時(shí),化合物的組分基本不變。熱解產(chǎn)物主要為酚類化合物,相對(duì)產(chǎn)率在400℃的單步熱解實(shí)驗(yàn)中最高可達(dá)29.06%,在多段熱解實(shí)驗(yàn)中500℃時(shí)達(dá)到最高為59.71%。多步裂解條件下400℃是呋喃、醛類和酸類的主要析出階段。乙酸在酸類中比重較大,單步裂解條件下500℃時(shí)占酸類的63.88%。CaO與磷酸鹽作用下樟木粉熱解的TG實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,K_2HPO_4與CaO加劇了高溫區(qū)的熱解反應(yīng)。在主要反應(yīng)階段,一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)化學(xué)反應(yīng)模型都有較好的擬合,三種模型所得樟木粉熱解活化能范圍在65.70kJ/mol~92.53kJ/mol。K_3PO_4加入后,對(duì)活化能降低程度最大,在一級(jí)化學(xué)反應(yīng)時(shí)降低了17.52kJ/mol。單一催化熱解Py-GC/MS實(shí)驗(yàn)中以500℃為熱解終溫。結(jié)果表明,在單一催化熱解中,CaO能夠在一定程度上抑制小分子酸的生成,促進(jìn)苯酚、甲酚、糠醛和左旋葡聚糖等化合物的生成。K_3PO_4能夠有效促進(jìn)酚類產(chǎn)物的生成,相對(duì)產(chǎn)率由28.22%提高到47.06%,同時(shí)可使酸類從14.26%降低到4.08%,Zn_3(PO_4)_2的加入會(huì)促進(jìn)小分子酸和2-甲氧基-4-丙基-苯酚的生成。K_2HPO_4、KH_2PO_4、Zn_3(PO_4)_2都能夠在一定程度上促進(jìn)糠醛、左旋葡聚糖、苯酚的生成。另外,K_2HPO_4和KH_2PO_4能夠促進(jìn)間苯二酚和2,6-二甲氧基-4-(2-丙烯基)-苯酚的生成,抑制2-甲氧基-4-丙基-苯酚的生成。二元混合催化熱解的Py-GC/MS實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,混合加入CaO與K_3PO_4后,左旋葡聚糖、甲酚、3-甲氧基-1,2苯二酚等化合物相對(duì)產(chǎn)率降低,2-丙烯酸、2,3,6-三甲基-苯酚、糠醛等相對(duì)產(chǎn)率升高�；旌霞尤隒aO和K_2HPO_4后,環(huán)戊酮類和酚類相對(duì)產(chǎn)率上升,乙酸有明顯下降。CaO與KH_2PO_4二元混合催化劑對(duì)丙醛、2,5-二甲氧基-苯丙酸有明顯協(xié)同促進(jìn)作用。CaO與Zn_3(PO_4)_2二元混合催化劑對(duì)鏈烷烴、苯酚、間苯二酚等化合物的促進(jìn)效果明顯優(yōu)于單一催化。CaO與磷酸鹽混合對(duì)生物質(zhì)熱解過(guò)程均有一定的協(xié)同作用。
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK6
【圖文】：

圖 1-2 生物質(zhì)熱解工藝流程根據(jù)生物質(zhì)熱解工藝過(guò)程中保留時(shí)間和升溫速率的不同，可將熱解工藝分為：慢速熱解、反應(yīng)性熱解和快速熱解[21]。生物炭通常經(jīng)慢速熱解獲得，反應(yīng)是在較低的熱解終溫和升溫速率及較長(zhǎng)的保留時(shí)間下進(jìn)行；反應(yīng)性熱解與快速熱解

（a）樟木粉 （b）氧化鈣圖 2-1 樟木粉和 CaO磷酸鹽同樣購(gòu)置于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司的滬試 AR 試劑，KH2PO4、K2HPO4·3H2O、K3PO4·3H2O 和 Zn2(PO4)3·4H2O 純度均高于 99.0%，將其放置在圓形陶瓷坩堝中，于 520℃空氣氛圍中焙燒 2h 去除磷酸鹽中結(jié)晶水，冷卻后得

CDS5200HP-R型熱裂解儀

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本文編號(hào)：2797056