基于二维相关红外光谱的生物质中低温热解机理研究

发布时间：2024-03-05 06:24

　　生物质是人类社会发展的重要物质资源,采用热化学方法将其转化为气、液、固体燃料,能够有效替代石油化工产品,从而减少化石能源消耗,降低CO₂排放。生物质热解产物特性不仅与热解参数(终温、升温速率等)选择有关,亦与其自身结构组成密切相关。本文拟从生物质纤维结构、生物质灰分特性入手,着重研究生物质中低温热解下的气、液相产物释出规律以及焦炭结构演变过程;并引入二维相关红外光谱(2D-PCIS)分析方法,用于研究焦炭演变过程中的分子结构变化特性,以此为基础探索气、液、固相产物形成过程中的关联以及产物形成机理。采用上排气固定床反应器研究了生物质三组分模型化合物(微晶纤维素、木聚糖、碱木质素)的热解产物特性以及关键产物形成机理。研究结果发现纤维素中低温解聚反应机制不同,低温(≤350℃)解聚模式为链端脱离机制,主要化学反应发生于吡喃环C-OH、C-H分子结构,易于促进左旋葡萄糖酮(LGO)、1.4:3,6-双脱水-α-D吡喃葡萄糖(DAGP)产物生成;高温解聚模式为链中断键机制,糖苷键快速断裂、吡喃环C₁-C₆醚化生成大量左旋葡萄糖(L...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1生物质纤维结构组成

生物质完好的保留了植物体纤维结构，主要由纤维素、半纤维素、木质素构成。植物细胞微观结构下（见图1-1），纤维素是细胞壁主要成分，半纤维素、木质素通常依附于纤维素结构之间，通过交织网方式来硬化细胞壁结构。生物质纤维结构组成中，三种组分之间主要通过氢键缔合连接，同时半纤维素、木质素之....

图1-2生物质移动床热解多联产工艺流程图

性运行问题，通过多级空冷、多级水冷方式实现了液体组分的有效分离与富集，提高了液体产物的潜在利用价值。目前，该项技术已在湖北鄂州建立了示范工程，生物质年处理量50000吨，具体工艺流程详见图1-2。图1-2生物质移动床热解多联产工艺流程图[20]1.3.2生物质热解液化应用生....

图1-3Ensyn公司循环流化床热解液化工艺图

Wellman公司基于阿斯顿大学设计的鼓泡流化床，在英国、中国化运行装置，单个装置处理容量为6~24吨/天[30,31]；加拿大Agri-种便携式的小型鼓泡床液化装置，该装置能够将农林废弃物快速生物质日处理量最高可达10吨。相比鼓泡流化床，循环流化床烧炉，通过燃烧焦炭....

图1-4BTG公司旋转锥热解液化工艺图

华中科技大学博士学位论文在泵力、旋风分离器作用下快速进入冷凝系统，形成生物油0%；而后，焦炭和热载体同时进入流化床燃烧炉，热载体经焦转锥中，并与生物质混合，以此循环，从而实现热解液化的连司在马来西亚建成了日处理量50吨的旋转锥液化装置，但由厂现已停止运行....

本文编号：3919821