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生物质热解机制和反应动力学研究

作　者: 林木森
导　师: 蒋剑春
学　校: 中国林业科学研究院
专　业: 林产化学加工工程
关键词: 生物质 热解 反应动力学 居里点 气质联用 在线分析
分类号: TQ511
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 518次
引　用: 6次
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内容摘要


生物质能源的开发与利用对缓解我国能源和环境压力，建立可持续发展战略具有重要的意义。生物质热解技术是有效利用生物质能源的方法之一。本文在综述国内外生物质热解的基础上，确定以生物质居里点快速热解为重点，并结合常规热解与热解反应动力学，较全面地研究了生物质热解的特性。为研究生物质热解的过程和反应动力学，本文在自动热重分析仪上以不同的升温速度研究了杨木屑的热解反应。在动力学模型上，通过比较不同反应级数模型，最终确定了最优的一级反应为杨木屑热解的动力学模型，并求出不同升温速度下对应的活化能和频率因子。常规热解主要考查几种典型生物质原料的液体和固体产物得率随热解温度的变化规律，及水蒸汽的加入对产物得率的影响。结果表明本实验的热解升温速度较低，仅为30℃／min，原料的液体得率普遍低，且得率随热解温度的变化关系为先增加后减少，温度为550℃～600℃时的液体得率最大，但是固体得率随温度的升高而一直减少；水蒸汽的加入对液体和固体产物得率都有不同程度的影响，但不是主要的因素。快速热解方面，以居里点热裂解仪与气相色谱-质谱联合使用在线分析生物质快速热解的液相产物，探讨不同生物质原料及不同居里点温度对热解主要液相产物的影响，实验揭示生物质居里点快速热解的液相产物成分非常复杂，分为糠醛和酚类物质，且在本实验条件下主要液相产物的相对含量随热解温度的升高呈现先增加后减少的变化趋势，温度在445～590℃范围内液相产物的相对含量较大。此研究为生物质热解的机理分析提供了理论基础。最后本文还介绍了国内外热解产物生物油的改性研究和应用前景。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-22
  1.1 引言  10
  1.2 研究背景  10-13
    1.2.1 生物质的特点  10-11
    1.2.2 生物质能开发利用的意义  11-12
    1.2.3 项目来源与经费支持  12-13
  1.3 国内外生物质热解技术研究现状及评述  13-21
    1.3.1 生物质能源利用技术  13-15
    1.3.2 生物质热解技术  15-16
      1.3.2.1 热解概述  15
      1.3.2.2 快速热解技术  15-16
    1.3.3 国外生物质快速热解技术现状  16-20
    1.3.4 国内生物质快速热解技术现状  20-21
  1.4 研究目标和主要研究内容  21-22
    1.4.1 研究目标  21
    1.4.2 主要研究内容  21-22
第二章 研究材料与方法  22-30
  2.1 生物质热解动力学研究的试验材料与方法  22-25
    2.1.1 试验材料  22
    2.1.2 试验方法  22-25
  2.2 生物质常规热解的试验材料与方法  25-26
    2.2.1 试验材料  25
    2.2.2 试验方法  25-26
  2.3 生物质快速热解的试验材料与方法  26-30
    2.3.1 试验材料  26
    2.3.2 试验方法  26-30
第三章 结果与分析  30-68
  3.1 生物质热解过程及动力学研究  30-38
    3.1.1 实验结果与分析  30-38
      3.1.1.1 热重分析  30-33
      3.1.1.2 动力学模型研究  33-36
      3.1.1.3 动力学模型的验证  36-38
    3.1.2 小结  38
  3.2 生物质常规热解研究  38-44
    3.2.1 实验结果与分析  38-44
      3.2.1.1 原料对产物得率的影响  38-40
      3.2.1.2 温度对产物得率的影响  40-41
      3.2.1.3 水蒸汽对产物得率的影响  41-43
      3.2.1.4 气体成分分析  43-44
    3.2.2 小结  44
  3.3 生物质快速热解特征产物形成机制研究  44-61
    3.3.1 实验结果与分析  45-60
      3.3.1.1 棉花与滤纸快速热解  45-49
      3.3.1.2 磨木木质素快速热解  49-52
      3.3.1.3 杨木屑快速热解  52-55
      3.3.1.4 竹材快速热解  55-60
    3.3.2 小结  60-61
  3.4 生物油的成分分析与应用前景  61-68
    3.4.1 实验结果与分析  61-67
      3.4.1.1 生物油的组成成分  61-65
      3.4.1.2 生物油的特性  65-66
      3.4.1.3 生物油的应用前景  66-67
    3.4.2 小结  67-68
第四章 结论与讨论  68-71
  4.1 结论  68-70
  4.2 展望  70
  4.3 本论文的创新点  70-71
参考文献  71-74
在读期间的学术研究  74-75
致谢  75

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 燃料化学工业（总论） > 基础理论
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