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生物质微波热解制取高附加值产品的实验研究

作　者: 龚维婷
导　师: 陈汉平；王贤华
学　校: 华中科技大学
专　业: 热能工程
关键词: 生物质微波热解热解油左旋葡聚糖热解炭
分类号: TK6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

生物质以其产量巨大、CO₂零排放等优点成为替代化石燃料的重要可再生能源。随着生物质热解技术的发展,微波加热这种新型加热方式因其具备了区别于传统加热方式的独特优势而逐渐被应用到生物质热解过程。本文在自行设计的微波反应器上,对生物质微波热解进行了实验研究,考察了各种因素对热解过程及产物的影响,以期得到具有较高附加值的热解产品。首先,测定了微波炉功率和温度之间的关系,为热解实验反应温度的控制提供参照依据,并结合前人的研究成果探讨了生物质微波热解机理。然后,对生物质微波热解进行了系统的实验研究,通过对常规电加热热解、添加微波吸收剂的微波热解和直接微波热解之间的对比研究,发现不添加微波吸收剂的直接微波热解油中左旋葡聚糖含量很高,而前两者中几乎未检测到左旋葡聚糖,并且后者得到的热解炭比表面积显著高于前两者,说明了微波热解在优化生物油组分、获取高附加值、高富集度的化工产品和生物燃料中间体,以及制备高比表面积活性炭方面有很好的应用前景。并且考察了热解终温、原料种类、粒径等因素对微波热解的影响,发现热解油产率随热解终温的提高先升高后降低,热解炭产率总体呈下降趋势,终温≤550℃热解炭比表面积随温度升高逐渐增加,到650℃却明显减小。棉秆和玉米秆热解油中均测得左旋葡聚糖相对含量最高,而稻壳热解油中左旋葡聚糖相对含量较少,糠醛含量较高;玉米秆热解炭比表面积大于棉秆和稻壳热解炭。粒径<0.6mm和1-2mm棉秆热解油中左旋葡聚糖含量较高,而粒径5-10mm棉秆热解油中左旋葡聚糖含量明显低于前两者,酚类物质含量随粒径增大而升高。最后,对生物质微波催化热解进行了实验研究。发现磷酸预处理对于简化生物油组分以及提高糠醛产量十分有效,且得到的热解炭BET比表面积显著高于未经处理的样品;添加MgCl₂得到的热解油和热解炭产率最高,NaCl次之,K₂CO₃最低,三种催化剂均使得热解油中糠醛含量增加,酚类物质有所减少,且MgCl₂效果最明显,只有添加MgCl₂对增加热解炭BET比表面积有一定效果。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 生物质能利用现状  9-10
  1.2 生物质热解技术  10-11
  1.3 生物质微波热解研究  11-15
  1.4 本文主要研究内容  15-17
2 微波炉升温特性与微波热解机理  17-23
  2.1 微波炉升温特性测定  17-20
  2.2 微波热解机理  20-22
  2.3 本章小结  22-23
3 生物质微波热解实验研究  23-44
  3.1 实验装置和分析方法  23-27
  3.2 结果与讨论  27-31
  3.3 微波热解影响因素研究  31-42
  3.4 本章小结  42-44
4 微波催化热解实验研究  44-50
  4.1 酸预处理方式  44-47
  4.2 直接催化方式  47-49
  4.3 本章小结  49-50
5 总结与展望  50-53
  5.1 本文主要工作及结论  50-51
  5.2 本文创新及特色  51-52
  5.3 下一步工作展望  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-58
附录攻读硕士学位期间发表的论文  58

生物质微波热解制取高附加值产品的实验研究

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