發(fā)布時間：2020-12-18 04:37

　　全球氣候持續(xù)變暖和化石能源的不斷消耗,促使人們開發(fā)利用清潔環(huán)保、可循環(huán)的新能源來轉換能源消費方式,控制溫室氣體排放量�，F(xiàn)代生物質能源具有對環(huán)境友好、碳循環(huán)、可再生、儲量豐富等優(yōu)點,可有效應對能源消耗及環(huán)境惡化的問題。本文旨在探究酸預處理對不同生物質主要化學組分的影響,以及化學組分的變化對生物質熱解產(chǎn)物得率及生物油性質的影響規(guī)律。研究內(nèi)容包括對木質生物質原料（松木）和禾本科能源作物（玉米秸稈）進行酸預處理（磷酸濃度為1%、處理時間1h、處理溫度100℃）,用7 kg/h螺旋進料熱解反應器對其進行快速熱裂解制備生物油。通過對不同生物質原料的化學組分分析,生物質熱裂解產(chǎn)物理化特性表征和GC/MS對生物油化學成分的定量分析,揭示了酸預處理對生物質原料主要化學組成、生物質快速熱解產(chǎn)物（生物油、炭、不可凝氣體）得率及性質的影響。研究結果將為更好地利用酸預處理方法提高生物油得率及品質,以及挑選和培育優(yōu)質生物質能源原材料提供理論依據(jù)。研究結果如下:（1）與玉米秸稈原料相比,松木原料中灰分含量更低,木質素含量更高。酸預處理對生物質中C、H、O無顯著影響,但可顯著去除堿及堿土金屬離子（AAEMs）,且對玉... 

【文章來源】：山東農(nóng)業(yè)大學山東省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

生物質轉換利用及其產(chǎn)品（朱錫鋒等，2014）

酸預處理對生物質快速熱裂解性能的影響研究10比較這兩種熱解器的產(chǎn)品分布，探究熱解溫度下較長的蒸氣停留時間內(nèi)發(fā)生的次級反應。證明了左旋葡聚糖低聚成脫水低聚糖，初級熱解產(chǎn)物（羥基吡喃葡萄糖、呋喃等）分解成低分子量化合物和氣態(tài)物質是纖維素熱裂解的次級反應。圖1-2B-S模型（引自廖艷芬等，2003）Figure1-2B-Smodel（Citedfrom廖艷芬etal.,2003）左旋葡聚糖是纖維素最重要的熱解產(chǎn)物。Lu（Luetal.,2011）等研究了纖維素主要熱解產(chǎn)物的熱解特性，認為左旋葡聚糖是由多糖鏈上兩個糖苷鍵的順序裂解所致，較高的熱解條件下可促進其形成。半纖維素是一種聚糖混合物，半纖維素在植物細胞壁中承擔著重要的作用：將纖維素和木質素緊密的互相貫串鏈接在一起。半纖維素的聚合度比纖維素低得多，因此很難成線狀，一般為短的線型聚合物，結構不穩(wěn)定。通常認為，半纖維素與纖維素具有相似的反應機理。Hosoya（Hosoyaetal.,2007）等研究了半纖維素熱解產(chǎn)物的組成，發(fā)現(xiàn)其中主要包括：一脫水糖類及其衍生物，但產(chǎn)率較低；二呋喃類；三小分子醛酮類產(chǎn)物；四小分子酸類產(chǎn)物，其中乙酸所占比例較大；五其他產(chǎn)物，如小分子酯類、醇類、烴類等。Shen（Shenetal.,2010）等人綜合提出半纖維素熱解過程中主要產(chǎn)物的反應途徑：糠醛和1，4-脫水-d-吡喃木糖主要由木聚糖而來，而乙酸和CO2的形成則歸因于O-乙酰基的初級分解。4-O-甲基-α-D-葡萄糖醛酸基分解為甲醇，其中，4-O-甲基-α-D-葡萄糖醛酸基可進一步分解為半纖維素熱解的幾乎所有產(chǎn)物。Collard（Collardetal.,2014）等認為半纖維素的大部分熱解產(chǎn)物是由木聚糖通過解聚機理形成。Peng（Pengetal.,2010）等將小麥秸稈進行脫木素處理，并從中分離出半纖維素，分離出的半纖維素主要由阿拉伯木聚糖和?

酸預處理對生物質快速熱裂解性能的影響研究12的存在促進木質素的熱解，增加了酚類化合物的產(chǎn)量。Hosoya（Hosoyaetal.,2009）等認為三組分間的相互作用顯著降低了纖維素熱裂解的左旋葡聚糖產(chǎn)量，與Zhao等人的研究結果一致。圖1-3600℃時，木質素熱解反應途徑（引自Hosoyaetal.,2008）Figure1-3Proposedpathwaysforthepyrolyticconversionofthetarcomponentsfromligninat600°C（CitedfromHosoyaetal.,2008）1.5生物質熱裂解產(chǎn)物特性及應用生物質熱裂解產(chǎn)物主要由生物油、不可凝氣體和生物質炭組成。生物油通過進一步的分離提純，可制成燃料油和化工原料；不可凝氣體根據(jù)其熱值的高低，可單獨作為燃氣使用，也可與其他高熱值氣體混合，作為工業(yè)或民用燃氣；而生物質炭可用作活性劑等。1.5.1生物油生物油是一種非常初級的熱裂解液體產(chǎn)品，是含氧量極高的極復雜有機成分的混合物，它是一種潛在的液體燃料和化工原料。通過快速升溫加熱的方法，在隔絕氧氣的條件下，使組成生物質的高分子聚合物裂解，然后采用驟冷技術，將低分子有機物蒸汽凝結成液體生物油。國內(nèi)外各機構針對不同農(nóng)林生物質原料制備的生物油進行了大量的化學組分分析，檢測出超過400種物質（Krutofetal.,2016）。經(jīng)實踐證明，相比起石化燃油，生物油具有含水量大、含氧量高、黏度大、酸性較強、熱值低、熱穩(wěn)定性差等特性（熊萬明等，2013）。由于生物油成分復雜，將其作為化工原料，應用上限制頗大，因此

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]干燥和烘焙預處理制備高品質生物質原料的基礎研究[D]. 陳登宇.中國科學技術大學 2013
[2]纖維素熱裂解機理試驗研究[D]. 廖艷芬.浙江大學 2003

碩士論文
[1]不同種類生物質熱裂解液化試驗研究[D]. 方昭賢.浙江大學 2008



本文編號：2923366