面對世界能源危機和環(huán)境污染，開發(fā)綠色可再生能源刻不容緩。生物質來源廣，有效地開發(fā)利用不僅可以緩解環(huán)境問題，還能提高生物質能源高品位產品的發(fā)展。生物質作為復雜的高聚物，其熱解是生物質氣化、燃燒和液化不可或缺的階段。以廣西特色優(yōu)勢資源桑枝殘渣為原料，通過TG-DTA技術和Py-GC-MS技術深入研究生物質熱解動力學的參數及方程，更有助于研究生物質熱解產物的分布及機理本質。本文主要研究內容如下： 在10℃/min、20℃/min、30℃/min和50℃/min的升溫速率下對桑枝M1殘渣、桑枝桿M2殘渣和桑枝皮M3殘渣三種試樣進行了非等溫熱重實驗研究，三種試樣熱解過程主要包括四個不同階段即干燥失水階段、熱解過渡階段、快速熱解階段、碳化階段。M1殘渣的快速熱解溫區(qū)為275~450℃；M2殘渣的快速熱解溫區(qū)為280~450℃；M3殘渣的快速熱解溫區(qū)為170~400℃。在熱解主要階段，對桑枝M1、M2、M3殘渣進行比較，桑枝桿M2殘渣出現明顯的肩狀峰，M3殘渣的快速熱解溫區(qū)較寬。M1殘渣最大失重率對應的溫度為358℃、362℃、373℃、375℃；M2殘渣最大失重率對應的溫度為341℃、352℃、369℃、376℃；M3殘渣最大失重率對應的溫度為330℃、350℃、355℃、370℃。隨著升溫速率β升高，熱解過程中的起始反應溫度，熱解最大溫度和終止溫度隨著升溫速率增大而增大，而且熱微商曲線的最大失重峰對應的極值位置向著高溫區(qū)移動。 在10℃/min、20℃/min、30℃/min和50℃/min升溫速率下采用等轉化率法（FWO法和Kissinger法）和模型匹配法對桑枝M1殘渣、桑枝桿M2殘渣和桑枝皮M3殘渣進行非等溫熱解動力學研究。由等轉化率法得出三種試樣采用FWO法所得活化能值普遍大于Kissinger法所得的活化能值。由模型匹配法得出M1殘渣的熱解動力學確定的是機理函數3，動力學參數E和A平均值取98.20KJ·mol-1和5.93×108s-1。M2殘渣熱解動力學確定的是機理函數17。動力學參數E和A平均值取87.44KJ·mol-1和1.21×108s-1。M3殘渣熱解動力學確定的是機理函數19。動力學參數E和A平均值取83.29KJ·mol-1和3.94×107s-1。 采用熱裂解氣質聯用（Py-GC-MS）技術進行了650℃下桑枝桿M2殘渣和桑枝皮M3殘渣熱裂解反應的研究。兩種原料熱裂解產物主要為含氧有機化合物，其中M2殘渣有15種成分，分別為二氧化碳、烷烯烴、酚類、酸類、酯類、醇類、醛酮類，熱解產物含量較高的是2,6-二甲氧基苯酚（14.32%）和乙酸（13.75%），其次是二氧化碳和酯類化合物；M3殘渣有7種成分，分別為二氧化碳、烷烴、酸類、酚類、醛酮類，含量較高的是乙酸（30.25%）、二氧化碳（24.15%）和丁烷（14.53%），其次是丙烷、1-羥基-2-丙酮和酚類物質。桑枝殘渣的纖維素、半纖維素和木質素高聚物在熱裂解過程中發(fā)生斷裂、降解等反應，探討了熱裂解反應歷程與機理。
【學位單位】：廣西科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2014
【中圖分類】：TK6
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 生物質能
        1.2.1 綠色能源的應用
        1.2.2 桑枝的利用
    1.3 生物質能的轉化技術
        1.3.1 生物化學轉化概述
        1.3.2 熱化學轉化概述
        1.3.3 熱分析技術在動力學機理研究中的應用
    1.4 生物質熱分析技術應用研究進展
        1.4.1 熱分析技術
        1.4.2 熱分析儀器設備
    1.5 動力學研究方法
        1.5.1 數值處理方法
        1.5.2 等溫動力學方程
        1.5.3 非等溫動力學方程
    1.6 本課題研究目的及內容
        1.6.1 課題來源
        1.6.2 課題研究目的及意義
        1.6.3 課題研究內容
第二章 栽培基質殘渣的熱失重行為研究
    2.1 原料特性分析部分
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 原料特性分析方法
        2.1.3 原料特性分析結果與討論
    2.2 熱失重實驗部分
        2.2.1 實驗原料
        2.2.2 實驗儀器
        2.2.3 實驗條件與方法
    2.3 熱失重實驗結果與討論
        2.3.1 非等溫熱分解過程分析
        2.3.2 升溫速率對非等溫熱解過程的影響
    2.4 小結
第三章 栽培基質殘渣熱解動力學研究
    3.1 實驗原料
    3.2 實驗儀器及設備
    3.3 實驗的原始數據及數據處理
    3.4 實驗結果與討論
        3.4.1 FWO 法多重掃描速率法（等轉化率法）求活化能
        3.4.2 模型匹配法確定動力學參數
    3.5 小結
第四章 栽培基質殘渣熱解反應研究
    4.1 實驗原料
    4.2 實驗儀器
    4.3 實驗條件及方法
    4.4 實驗結果與討論
        4.4.1 熱裂解產物分析
        4.4.2 桑枝熱裂解反應歷程與機理
    4.5 小結
第五章 結論及展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝

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本文編號：2839033