玉米秸稈熱解及在甲醇中的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化研究.pdf

1、自20世紀(jì)以來(lái)，出于環(huán)境保護(hù)及應(yīng)對(duì)石化資源危機(jī)的考慮，充分有效地利用可再生的生物質(zhì)資源成為人們研究關(guān)注的熱點(diǎn)。本文針對(duì)我國(guó)西北地區(qū)具有代表性的生物質(zhì)資源-玉米秸稈熱解反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，考察了玉米秸稈在低溫高壓和高溫常壓下的熱解特性及熱解殘?zhí)康臍饣匦?。采用甲醇溶劑，在超臨界條件下、添加不同堿性催化劑的條件下進(jìn)行玉米秸稈的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化研究，并考察了反應(yīng)溫度、液比及催化劑添加量對(duì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化產(chǎn)物收率的影響，研究結(jié)果表明：
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2、)玉米秸稈熱解過(guò)程可分為三個(gè)階段，預(yù)熱脫水段(室溫～150℃)、熱解段(150℃～400℃)和殘留物的緩慢分解段(>400℃)。玉米秸稈快速熱解失重過(guò)程主要發(fā)生在第二段，升溫速率對(duì)玉米秸稈熱解失重溫度區(qū)間影響不大。
　　 2)在不同的升溫速率下，玉米秸稈熱解過(guò)程中升溫速率與最大失重速率對(duì)應(yīng)的溫度呈線性關(guān)系。考察玉米秸稈熱解過(guò)程應(yīng)在同一升溫速率下進(jìn)行以消除升溫速率的影響。在消除升溫速率影響下的玉米秸稈熱解過(guò)程中最大失重速率對(duì)應(yīng)的溫

3、度為309℃。因此研究玉米秸稈熱解特性應(yīng)在同一升溫速率下進(jìn)行。
　　 3)以309℃左右為分界點(diǎn)，低于309℃為熱解的低溫區(qū)；大于309℃為熱解高溫區(qū)。低溫區(qū)玉米秸稈熱解反應(yīng)級(jí)數(shù)為1，熱解活化能為25KJ/mol左右；高溫區(qū)玉米秸稈熱解反應(yīng)級(jí)數(shù)在2左右，活化能在16KJ/mol～25KJ/mol之間。
　　 4)玉米秸稈在低溫加壓條件下熱解時(shí)，不利于CO的生成，有利于H2，CH4，CO2的生成，將氣體進(jìn)行凈化后可獲得88

4、60.64KJ/m3熱值的清潔氣體燃料。玉米秸稈在高溫常壓條件下熱解時(shí)，隨著溫度的升高，其氣體產(chǎn)品中的可燃組分增加，特別是H2的含量增加明顯。
　　 5)玉米秸稈熱解(700℃)殘留炭，在700℃～900℃的溫度下水蒸氣氣化，熱值可達(dá)9508.90 KJ/m3，氣化氣體中H2的含量可達(dá)55[％]，CO含量可達(dá)26[％]。高溫殘?zhí)繗饣a(chǎn)生的氣體中H/C約為2，在氣化氣中兩者的有效含量可達(dá)80[％]。
　　 6)反應(yīng)溫度、液

5、比和催化劑用量都對(duì)玉米秸稈的液化反應(yīng)產(chǎn)生影響。比較而言，溫度是生物質(zhì)液化反應(yīng)的主要影響因素。
　　 7)四種堿性物質(zhì)CaO、K2CO3、Na2CO3和KOH對(duì)玉米秸稈熱化學(xué)轉(zhuǎn)化都有促進(jìn)作用。以液體產(chǎn)物為目的產(chǎn)物，其催化能力為：KOH>CaO>K2CO3>Na2CO3；以原料的轉(zhuǎn)化率基準(zhǔn)，其催化能力為：K2CO3>KOH>Na2CO3>CaO。
　　 8)以液體產(chǎn)物為目的產(chǎn)物時(shí)，甲醇體系中以四種堿性物質(zhì)為催化劑時(shí)獲取最大液