生物质焦油热解特性的实验研究

论文摘要

焦油的处理问题是生物质利用中的瓶颈问题。现有的处理方法中,热裂解法是最具有潜力解决焦油问题的方法,其加热裂解过程能使焦油裂解,增加产气量,使蕴含在焦油中的热量得到利用,避免了二次污染的问题,又不像催化裂解需要较高的成本;又考虑到在生物质热解过程中焦油产量随反应温度的增加而减少。因此,本文确定通过高温热解的方式来解决焦油问题。本文选取的稻壳焦油作为研究对象,对其理化特性进行研究,并通过自主设计的实验台对稻壳焦油进行热解,并对热解产物进行理化特性的研究。主要研究内容如下:稻壳焦油在丙酮中的溶解性强于在无水乙醇中的溶解性;在稻壳焦油及馏分的GC-MS分析得出其成分以苯酚及其衍生物、多环芳烃及其衍生物及饱和烷烃为主;对稻壳焦油热重分析得出不同加热速度对稻壳焦油热失重并没有显著影响。通过自主设计的实验台,对稻壳焦油进行热解实验,结果表明:实验台和热天平的焦油热解率,都随反应温度的上升而增加;与热天平的实验数据相比,实验台的焦油热解率一直低于热天平的数据,原因是,较之于实验台,热天平热解的焦油量小,一定温度下所提供的热量能够更充分地与焦油接触,使其热解率较高;GC-MS分析得出热解产物中含有的主要成分,并以萘、芴、正十六酸、芘和4-乙基-苯酚为例来说明热解产物中成分含量的变化。其中,萘、芴和芘的含量随着反应温度的增加而减少,而正十六酸和4-乙基-苯酚的含量随着反应温度的增加而减少,这是由于随着温度的增加,其分子内桥键发生断裂,发生开环反应,多环芳烃转化为单环物质,而单环物质通过开环反应转化成的链状结构自由基结合其他自由基形成链状物质。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外生物质热解的实验研究状况
• 1.2.1 国外的研究现状
• 1.2.2 国内的研究状况
• 1.3 生物质焦油的特点
• 1.3.1 影响焦油产出量的因素
• 1.3.2 焦油的处理
• 1.3.3 焦油的处理
• 1.4 课题的目的
• 1.5 主要研究内容
• 第2章 稻壳焦油理化特性的研究及热重分析
• 2.1 稻壳焦油的物理特性
• 2.1.1 稻壳焦油的失重率
• 2.1.2 稻壳焦油含水量
• 2.1.3 稻壳焦油蒸馏及产物分析
• 2.1.4 稻壳焦油馏分的闪点及燃点
• 2.1.5 稻壳焦油的溶解性
• 2.2 稻壳焦油及其蒸馏产物的化学特性
• 2.2.1 稻壳焦油及其可燃蒸馏产物的热值
• 2.2.2 稻壳焦油及馏分的GC-MS 分析
• 2.3 稻壳焦油及其馏分的热重分析
• 2.3.1 干燥后的稻壳焦油的热重分析
• 2.3.2 馏分的热重分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 稻壳焦油热解实验台的设计
• 3.1 稻壳焦油热解实验台
• 3.2 稻壳焦油高温热解实验台的主体的设计
• 3.2.1 固定床反应器的设计
• 3.2.2 燃烧器的设计
• 3.2.3 冷凝器的设计
• 3.3 测试仪器
• 第4章 稻壳焦油高温热解的实验研究
• 4.1 实验步骤
• 4.2 实验结果分析
• 4.2.1 焦油热解率的分析
• 4.2.2 热解产物的GC-MS 分析
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢