基于組分的生物質共溶劑熱解液化機理研究.pdf

1、生物質熱解液化技術是將低品位生物質能轉變?yōu)橐后w燃料的有效途徑之一，是目前世界上生物質能研究開發(fā)的前沿技術，然而由于生成的生物油成分的復雜性以及性質的不穩(wěn)定性，限制了該項技術的工業(yè)化生產應用。為了使生物質熱解液化達到較高的原料轉化率、生物油產率，生成的生物油品質有所提升，本文基于生物質的成分構成，對生物質共溶劑熱解液化機理進行了較為系統(tǒng)的理論和實驗研究。
　　采用商業(yè)的纖維素、木聚糖、木質素為原料，以聚乙二醇、丙三醇作為溶劑，通過熱

2、重紅外聯(lián)用技術對比分析了纖維素、木聚糖、木質素熱解以及在不同種類溶劑輔助作用下的熱解液化行為，發(fā)現(xiàn)不論是纖維素、木聚糖還是木質素，相對于共溶劑熱解液化過程，單純的熱解過程的最終殘留物質量最高，說明添加溶劑有利于生物質的降解，并且以丙三醇作為溶劑時更利于降解，共溶劑熱解液化效果更佳。另外，通過等轉化率法以及Malek法求得纖維素、木聚糖、木質素熱解以及它們在聚乙二醇、丙三醇輔助熱解液化時的表觀活化能、頻率因子和反應機理函數(shù)，也得到一致的結

3、論。
　　運用熱裂解色譜質譜聯(lián)用技術探究了典型工況下纖維素、木聚糖、木質素的共溶劑熱解液化產物組成和產物分布。纖維素的共溶劑熱解液化過程生成了較多的呋喃類、酯類、醇類和吡喃類物質，對纖維素在聚乙二醇、丙三醇輔助熱解液化時生成的產物種類及產物分布差異的原因作了深入分析，發(fā)現(xiàn)纖維素以聚乙二醇作為溶劑時生成的生物油品質更高;木聚糖的共溶劑熱解液化過程生成了較多的呋喃類、酯類、醇類和醚類物質，相對于以丙三醇作為溶劑的過程，木聚糖以聚乙二醇

4、作為溶劑時生成了較多的酮類、醛類以及較少的酯類物質，并對產生這種差異的原因進行了分析;木質素在多元醇輔助熱解液化過程中主要生成了酚類、酯類、醇類和醚類等物質，相對于以丙三醇作為溶劑的過程，木質素在聚乙二醇輔助熱解液化時生成了更多的酚類和更少的酯類化合物，從作為燃料的角度而言，木質素以丙三醇作為溶劑時生成的生物油品質更高，但木質素在聚乙二醇輔助熱解時生成的較多的酚類物質也是生產新型材料不可多得的潛在資源。
　　基于單純形格子法，將生

5、物質三大組分按照不同的配比合成生物質，對各個合成生物質樣品在熱重分析儀上研究其共溶劑熱解液化動力學和相互影響，三大組分共溶劑熱解的失重速率曲線沒有各自明顯的特征，它們之間有著雖小但不可忽略的影響，三組分之間的協(xié)同作用與反應溫度以及各組分之間的比例密切相關。然后選取典型的生物質組分份額進行配比合成生物質，運用熱裂解色譜質譜聯(lián)用技術探究了典型工況下合成生物質的共溶劑熱解液化產物組成和產物分布。合成生物質在聚乙二醇輔助熱解液化生成的生物油中含

6、較多的酚類、酯類和醇類物質，而酸類、酮類和呋喃類物質含量相對較少。通過比較單組分生物質和不同配比合成生物質共溶劑熱解液化生成的生物油主要成分發(fā)現(xiàn)，合成生物質中的木質素含量較高會促進酸類物質的生成，生物質三組分的混合比例對酮類、呋喃類化合物的生成有一定的影響;纖維素和半纖維素的共溶劑熱解液化產物對木質素共溶劑熱解生成酚類化合物有一定的抑制作用;對于酯類化合物來說，合成生物質共溶劑熱解液化都生成了較多的酯類物質，生物質三組分不同的配比促進了