生物質(zhì)以其產(chǎn)量巨大、CO_2零排放等優(yōu)點成為替代化石燃料的重要可再生能源。隨著生物質(zhì)熱解技術(shù)的發(fā)展,微波加熱這種新型加熱方式因其具備了區(qū)別于傳統(tǒng)加熱方式的獨特優(yōu)勢而逐漸被應用到生物質(zhì)熱解過程。本文在自行設計的微波反應器上,對生物質(zhì)微波熱解進行了實驗研究,考察了各種因素對熱解過程及產(chǎn)物的影響,以期得到具有較高附加值的熱解產(chǎn)品。 首先,測定了微波爐功率和溫度之間的關(guān)系,為熱解實驗反應溫度的控制提供參照依據(jù),并結(jié)合前人的研究成果探討了生物質(zhì)微波熱解機理。 然后,對生物質(zhì)微波熱解進行了系統(tǒng)的實驗研究,通過對常規(guī)電加熱熱解、添加微波吸收劑的微波熱解和直接微波熱解之間的對比研究,發(fā)現(xiàn)不添加微波吸收劑的直接微波熱解油中左旋葡聚糖含量很高,而前兩者中幾乎未檢測到左旋葡聚糖,并且后者得到的熱解炭比表面積顯著高于前兩者,說明了微波熱解在優(yōu)化生物油組分、獲取高附加值、高富集度的化工產(chǎn)品和生物燃料中間體,以及制備高比表面積活性炭方面有很好的應用前景。并且考察了熱解終溫、原料種類、粒徑等因素對微波熱解的影響,發(fā)現(xiàn)熱解油產(chǎn)率隨熱解終溫的提高先升高后降低,熱解炭產(chǎn)率總體呈下降趨勢,終溫≤550℃熱解炭比表面積隨溫度升高逐漸增加,到650℃卻明顯減小。棉稈和玉米稈熱解油中均測得左旋葡聚糖相對含量最高,而稻殼熱解油中左旋葡聚糖相對含量較少,糠醛含量較高;玉米稈熱解炭比表面積大于棉稈和稻殼熱解炭。粒徑0.6mm和1-2mm棉稈熱解油中左旋葡聚糖含量較高,而粒徑5-10mm棉稈熱解油中左旋葡聚糖含量明顯低于前兩者,酚類物質(zhì)含量隨粒徑增大而升高。 最后,對生物質(zhì)微波催化熱解進行了實驗研究。發(fā)現(xiàn)磷酸預處理對于簡化生物油組分以及提高糠醛產(chǎn)量十分有效,且得到的熱解炭BET比表面積顯著高于未經(jīng)處理的樣品;添加MgCl_2得到的熱解油和熱解炭產(chǎn)率最高,NaCl次之,K_2CO_3最低,三種催化劑均使得熱解油中糠醛含量增加,酚類物質(zhì)有所減少,且MgCl_2效果最明顯,只有添加MgCl_2對增加熱解炭BET比表面積有一定效果。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2011
【中圖分類】：TK6
【部分圖文】：

在、唯一可提供液體燃料、可儲存和可運輸?shù)目稍偕茉�。生物質(zhì)能的利用途徑主要有熱化學法、生物化學法和物理法，其中熱化學法包括：直接燃燒、熱解液化和氣化。目前較為成熟的生物質(zhì)利用技術(shù)如圖1-1所示[1]。圖1-1 生物質(zhì)利用技術(shù)分類生物質(zhì)直接燃燒用來發(fā)電已經(jīng)完全實現(xiàn)商業(yè)化，然而對于小規(guī)模應用其熱損失比較大，熱效率比較低；生物質(zhì)氣化是通過生物質(zhì)部分氧化轉(zhuǎn)化為可燃氣的過程[2]，最

圖 1-2 本文研究內(nèi)容系統(tǒng)框圖先，測量了微波爐的升溫特性曲線。由于本實驗所用的微波爐不能顯部的溫度，只能調(diào)節(jié)功率，因此須在熱解實驗之前測定不同功率下的升質(zhì)熱解溫度的控制提供參考依據(jù)。并結(jié)合前人研究成果，探討了微波熱后，對生物質(zhì)微波熱解進行了系統(tǒng)的實驗研究，通過與電加熱固定床微波吸收劑的微波熱解之間的比較研究得出了生物質(zhì)微波熱解在獲物方面的獨特優(yōu)勢，還考察了熱解終溫、原料種類、粒徑等因素對熱為工業(yè)應用中根據(jù)目標產(chǎn)物需求選取合適的工藝參數(shù)提供了一定的參后，對生物質(zhì)微波催化熱解進行了實驗研究，分別考察了磷酸預處K2CO3、MgCl2三種催化劑對熱解產(chǎn)物的影響，為微波熱解產(chǎn)物的進依據(jù)。

需測量反應區(qū)溫度與微波爐功率的關(guān)系，掌握其升溫規(guī)律，為的控制提供參照依據(jù)。材料分別采用碳化硅顆粒和木炭作為微波加熱介質(zhì)測定了微波爐升良好的微波吸收劑，在本文第三章實驗中將會用到。采用木炭以下考慮：生物質(zhì)雖然吸收微波能力較差，但是其熱解得到的劑，使得熱解反應持續(xù)進行，而木炭與熱解焦炭性質(zhì)相似，把測定實驗的加熱介質(zhì)，得到的結(jié)果更具有參考價值。木炭粒徑選 為各種粒徑的碳化硅球照片。實驗采用的碳化硅顆粒是規(guī)則的有以下優(yōu)點：形狀規(guī)整，便于分離；性質(zhì)穩(wěn)定，不會參與反應定性都很高。
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本文編號：2855541