通過自制的固定床熱解實驗臺,以吸附浸漬的方式將不同濃度的乙酸鎂與木屑均勻混合,在溫度為600℃條件下以快速熱解的方式探究乙酸鎂對熱解產(chǎn)物特性的影響,分析實驗結(jié)果得出:在木屑熱解過程中,隨著乙酸鎂添加量的增大,熱解焦炭與熱解合成氣的收益率提高,熱解生物油收益率有一定程度的下降;乙酸鎂使熱解后產(chǎn)生的生物油成分變得簡單,隨著乙酸鎂添加量的增大,生物油成分中乙酸的相對含量有明顯的提高;乙酸鎂的添加會導(dǎo)致熱解焦炭的比表面積和總孔容降低,乙酸鎂高溫分解產(chǎn)生氧化鎂,TEM圖片顯示熱解后有部分的氧化鎂納米顆粒會附著在碳片上,阻塞了一些孔隙結(jié)構(gòu);對于熱解合成氣,乙酸鎂的添加會提高H₂與CO₂的含量,降低CO的含量,CH₄的含量幾乎不受影響。 

【文章來源】：能源研究與利用. 2019,(05)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

熱解實驗裝置

ATION·2019年第5期質(zhì)燃料—C，H，N含量測試方法測定；高位熱值采用彈筒量熱儀（SDACM3000型）測定；熱解焦炭的XRD圖譜采用X射線衍射儀（D8ADVANCE型）測定；熱解焦炭的比表面積采用比表面積測定儀（ASAP3020型）測定；熱解焦炭的形貌特征采用FEITecnai20高分辨透射電鏡（六硼化鑭，TECNALG220LaB6型）測定；熱解生物油成分采用氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC/MS，Agilent公司，7890A/5975C型）測定；熱解合成氣成分及含量用氣相色譜分析儀（GC，Agilent，6890C型）測定。2結(jié)果分析2.1乙酸鎂對木屑熱解產(chǎn)物收益率的影響圖2為不同鎂添加量下的木屑樣品熱解產(chǎn)物收益率分布圖。由圖2可以得出，當不添加乙酸鎂時，熱解后焦炭、氣體和生物油收益率分別為19.72%、18.88%和52.12%。當鎂的添加量為6%時，熱解后焦炭、氣體和生物油收益率分別為32.25%、22.43%和42.03%，可以得出乙酸鎂促進了焦炭與熱解合成氣的產(chǎn)生，抑制了生物油的產(chǎn)生。乙酸鎂高溫分解為氧化鎂[22-23],如公式（5）所示，氧化鎂的生成增加了傳熱傳質(zhì)中的阻力，抑制了殘余揮發(fā)分的析出[25]。配制樣品時乙酸鎂充分浸漬木屑，乙酸鎂與木屑的接觸比較充分，使得更多的鎂離子催化了木屑的熱解反應(yīng)[26]，另一方面含鎂化合物的存在催化了熱解過程中生物油的二次裂解，乙酸鎂高溫分解產(chǎn)生炭，這也是熱解后焦炭產(chǎn)物收益率增加的原因。因此隨著乙酸鎂添加量的增加，熱解合成氣和焦炭收益率增加，生物油收益率降低。2.2乙酸鎂對木屑熱解生物油的影響圖3（a）為不同鎂添加量下熱解后生物油顏色變化，由圖可以看出，隨著乙酸鎂添加量的增大，生物油的顏色逐漸變淺，原因在于隨著乙酸鎂添加量的增多，乙酸鎂的催化使熱解大分子朝著低小分子化合物轉(zhuǎn)化，生物油中成分趨于簡單，

合成氣的產(chǎn)生，抑制了生物油的產(chǎn)生。乙酸鎂高溫分解為氧化鎂[22-23],如公式（5）所示，氧化鎂的生成增加了傳熱傳質(zhì)中的阻力，抑制了殘余揮發(fā)分的析出[25]。配制樣品時乙酸鎂充分浸漬木屑，乙酸鎂與木屑的接觸比較充分，使得更多的鎂離子催化了木屑的熱解反應(yīng)[26]，另一方面含鎂化合物的存在催化了熱解過程中生物油的二次裂解，乙酸鎂高溫分解產(chǎn)生炭，這也是熱解后焦炭產(chǎn)物收益率增加的原因。因此隨著乙酸鎂添加量的增加，熱解合成氣和焦炭收益率增加，生物油收益率降低。2.2乙酸鎂對木屑熱解生物油的影響圖3（a）為不同鎂添加量下熱解后生物油顏色變化，由圖可以看出，隨著乙酸鎂添加量的增大，生物油的顏色逐漸變淺，原因在于隨著乙酸鎂添加量的增多，乙酸鎂的催化使熱解大分子朝著低小分子化合物轉(zhuǎn)化，生物油中成分趨于簡單，這與楊昌炎等人的研究結(jié)果相符合[27]。本次實驗把熱解油組分分為酯類、醇類、酮類、醛類、呋喃類、酚類、烷烴類和酸類等八種成分進行研究。圖3（b）為不同乙酸鎂添加量下熱解后生物油成分的變化，由圖可以看出，醇類、酮類與呋喃類等含氧類官能團物質(zhì)的含量基本都隨乙酸鎂添加量的增大有一定程度的降低，原因在于鎂離子抑制了烯烴類化合物的縮聚反應(yīng)[25]；烷烴類物質(zhì)的含量基本不隨乙酸鎂的添加量發(fā)生變化。由圖3（b）得出，當不添加乙酸鎂時，產(chǎn)物中乙酸的相對含量為11.163%；當鎂的添加量為4%時，乙酸的相對含量為56.7%；當鎂的添加量為6%時，乙酸的相對含量占比達到68.98%。隨著乙酸鎂的添加量的增大，生物油產(chǎn)品中乙酸的相對含量有了明顯的提高，其原因一方面在于鎂離子的催化效應(yīng)，另一方面可能與乙酸鎂含有乙酸根有關(guān)。（5）圖2不同鎂添加量下的木屑樣品熱解產(chǎn)物收益率(a)不?

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]堿土金屬對生物質(zhì)型煤熱解的影響研究[D]. 劉亞軍.中國礦業(yè)大學(xué) 2017



本文編號：3567833