木质生物质原料及其直接液化产物的分析

论文摘要

在各种可再生能源中,生物质唯一可以转化为液体燃料。与粮食作物的生物质不同,以秸秆和林木枝权为主题的木质生物质原料不争粮,不争地,因此木质生物质直接液化制燃料油技术有很好的发展前景,本文的研究重点是木质生物质液化产物的分析。木质生物质的主要成分有纤维素、木质素和半纤维素.这些成分是制取液体燃料的物质基础。开展研究工作必须首先了解生物质的化学组成。用化学分析法测定了生物质的主要成分的含量,应用红外光谱法对不同生物质原料进行了红外分析,研究发现生物质的红外谱图十分相近。运用红外光谱分析了不同温度下生物质直接液化产物生物油,考察了生物质的液化机理,通过生物油官能团的变化进而判断生物质各组分液化反应进度,发现温度是生物质直接液化的重要影响因素,纤维素类比木质素容易液化。采用元素分析仪和旋转粘度计分别对生物油的C、H、O元素含量和生物油的粘度进行了测定,发现随着温度的升高生物油的碳元素含量呈上升趋势,而氧元素含量则呈下降趋势,氢元素含量则变化不大,粘度随温度的升高而下降,生物质经液化得到的生物油的热值较高。运用气相色谱重点研究了各种工况条件下生物质直接液化的气体产物。气体产物的主要成分是CO2、CO和CH4。通过条件实验考察了温度、停留时间、催化剂用量、原料用量对气体的组成、原料脱氧率及总气体产率的影响。实验结果发现反应温度300℃、反应停留时间10min、原料用量60g（蒸馏水用量为480ml）、催化剂与原料的质量比为5%的条件下液化脱氧效果较好。总气体产率与二氧化碳的体积含量的变化一致。这些基础性研究,为生物质直接液化技术提供了第一手数据,对生物质直接液化试验工况参数的优化、液化机理的研究、产物的预测、生物质液化的工业化进展等都具有重要的意义。

论文目录

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• 英文摘要
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 我国石油供应安全已面临挑战
• 1.2 可再生能源
• 1.3 生物质及其化学成分
• 1.3.1 纤维素
• 1.3.2 半纤维素
• 1.3.3 木质素
• 1.3.4 少量成分
• 第二章 文献综述
• 2.1 生物油的分离
• 2.1.1 液液萃取
• 2.1.3 固液萃取
• 2.2 生物油的分析
• 2.2.1 FTIR分析
• 2.2.2 高效液相色谱（HPLC）分析
• 2.2.3 GC/MS分析
• 2.2.4 HPLC/MS分析
• 2.2.5 核磁共振分析
• 2.2.6 尺寸排阻色谱
• 2.2.7 元素分析
• 2.3 生物质直接液化气体产物的分析
• 2.4 工业化研究进展
• 2.5 生物质的液化机理及产物
• 2.5.1 纤维素
• 2.5.2 木质素
• 2.5.3 半纤维
• 2.5.4 木质生物质
• 2.6 本文研究的思路及目的
• 第三章 几种生物质原料的化学组成与结构的对比分析
• 3.1 实验原料、药品、仪器
• 3.1.1 生物质原料
• 3.1.2 实验药品
• 3.1.3 实验仪器
• 3.2 分析方法
• 3.2.1 纤维素含量的测定
• 3.2.3 半纤维素含量测定
• 3.2.4 木质素含量的测定
• 3.3 测定结果及分析
• 3.4 生物质原料红外表征
• 3.5 本章小结
• 第四章 泡桐直接液化产物生物油的分析表征
• 4.1 红外分析
• 4.1.1 样品的制备及分析仪器
• 4.1.2 试验结果及分析
• 4.1.3 原料和固体残渣的红外光谱对比
• 4.2 元素分析及粘度测定
• 4.3 本章小结
• 第五章 生物质直接液化气体产物的气相色谱分析
• 5.1 实验准备
• 5.1.1 标气的制备
• 5.1.2 装柱与活化
• 5.1.3 仪器及实验条件
• 5.2 分析方法
• 5.2.1 气体产物的定性
• 5.2.2 气体产物各组分的定量
• 5.3 分析结果与讨论
• 5.3.1 温度对气体组成的影响
• 5.3.2 停留时间对气体组成的影响
• 5.3.3 催化剂用量对气体组成的影响
• 5.3.4 原料量对气体组成的影响
• 5.4 甲烷,一氧化碳,二氧化碳气体产生的机理分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及相关学术活动
• 致谢