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《浙江大学》 2005年
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生物质热裂解机理试验研究

谭洪  
【摘要】:在能源紧缺与环境保护的双重压力下,生物质能的开发利用受到人们的广泛关注。生物质热裂解技术不仅是一种独立的生物质能高效利用转化方式,而且还是生物质气化和燃烧过程必不可少的一个阶段,对生物质热裂解进行深入的机理研究有利于提高我国生物质能的转换利用水平。本文依托国家杰出青年科学基金“生物质能源化综合利用的机理性研究”和国家自然科学基金“金属盐催化生物质快速热裂解机理”,对生物质热裂解行为进行了系统的研究。 本文首先在热天平和傅立叶红外光谱联用分析仪上对生物质的三种主要组分纤维素、半纤维素和木质素开展了相应的热裂解动力学研究,对比分析了三组分在热失重曲线中体现出的不同规律并计算了各自的动力学参数,对应生物质各个失重阶段的红外分析结果也为后续的生物质热裂解机理研究提供了依据,同时还研究了金属盐对生物质热裂解动力学特性的影响规律。 利用红外辐射加热的快速性特点,本文分别研究了纤维素、半纤维素和木质素快速热裂解生成的焦油等产物随辐射源温度以及气相停留时间的变化规律。结合GC-FTIR对焦油组分的分析,得出纤维素热裂解生成的焦油以左旋葡聚糖和乙醇醛为主,同时还有一些酮类和酸类化合物;木聚糖热解得到的焦油主要为酸和糠醛等;而木质素热裂解生成的焦油的主要成分为芳香烃类以及苯酚类化合物。在这基础上总结了组分对生物质热裂解的影响规律。 基于金属盐在生物质热裂解过程中所起的重要催化作用,本文还在红外加热装置上通过对纯净白松添加金属盐以及酸洗研究了钾离子、钙离子、钠离子和镁离子对白松热解的影响规律。结合前面的热重实验结果发现,金属盐对生物质中纤维素组分影响最为明显,而对半纤维素和木质素的催化选择性较差。钾离子对生物油中的一些大分子量组分发生重聚反应生成焦炭和小分子气体产物具有强烈的催化作用。 在动力学分析以及机理实验的基础上,结合国内外的研究成果,对生物质热裂解机理进行了系统分析,总结了纤维素、半纤维素和木质素在热裂解各个阶段典型产物的析出规律,并探讨了相应的生成途径,为全面理解生物质热裂解机理以及为日后的定向热裂解技术打下基础。 结合本实验装置的特征以及物料特性,本文最后建立了考虑生物质三组分各自热裂解的生物质热裂解模型。模拟了温度以及颗粒粒径对生物质热裂解的影响,并考察了不同纤维素,半纤维素和木质素比例对生物质热裂解产物分布的影响。模型结果与实验事实吻合较好,为物料和反应参数的选择提供了依据。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TK6

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 何宏舟;;生物质能转化利用的若干技术分析[J];能源与环境;2006年05期
3 廖艳芬;马晓茜;孙永明;;木材热解及金属盐催化热解动力学特性研究[J];林产化学与工业;2008年05期
4 李晓翔;舒新前;李刚;张蕾;张磊;张立欣;张越;贾一曼;;3种农林生物质的热解及动力学研究[J];可再生能源;2010年06期
5 赵淑蘅;蒋剑春;孙云娟;胡亿明;徐凡;;稻壳与褐煤共热解过程的TG-FTIR分析[J];煤炭转化;2013年01期
6 袁亮;刘运权;王夺;臧云浩;;CaO催化剂对松木锯末快速热解制备生物油的影响[J];生物质化学工程;2013年04期
7 李永玲;吴占松;;秸秆热解特性及热解动力学研究[J];热力发电;2008年07期
8 林郁郁;张楚;章明川;张健;徐旭常;;CaO伴随生物质热裂解制油同时脱氧的小型流化床实验研究[J];燃料化学学报;2011年03期
9 李润霞;李占勇;董鹏飞;叶京生;;KOH活化杨木制备活性炭的特性研究[J];天津科技大学学报;2011年04期
10 杨海平;陈汉平;晏蓉;王贤华;张世红;郑楚光;;温度对生物质固定床热解影响的研究[J];太阳能学报;2007年10期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 何宏舟;;生物质能转化利用的若干技术分析[A];福建省科协第六届学术年会节能与可再生能源分会专刊[C];2006年
2 蔡炽柳;;生物质能转化利用的若干技术分析[A];2007中国可持续发展论坛暨中国可持续发展学术年会论文集(4)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 熊思江;污泥热解制取富氢燃气实验及机理研究[D];华中科技大学;2010年
2 刘倩;基于组分的生物质热裂解机理研究[D];浙江大学;2009年
3 刘向东;流化式自供热型制生物燃油关键装置设计理论研究[D];东北林业大学;2011年
4 刘秀如;城市污水污泥热解实验研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2011年
5 娄瑞;非木材纤维木素在不同热化学条件下的产物形成规律与调控途径[D];华南理工大学;2011年
6 黄金保;纤维素快速热解机理的分子模拟研究[D];重庆大学;2010年
7 林郁郁;CaO伴随生物质热裂解制油在线脱氧的实验研究[D];上海交通大学;2011年
8 赵丽霞;生物质粗甘油混合高效制氢实验研究[D];天津大学;2011年
9 闫桂焕;下吸式固定床农林类生物质低焦油气化过程试验研究与数值计算[D];山东大学;2011年
10 王丽红;生物质热裂解特性分析及生物油的应用研究[D];沈阳农业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡兴涛;生物质快速热解制生物质油的实验研究[D];山东科技大学;2010年
2 岳旭飞;以铜渣为催化剂的松木屑气化特性实验研究[D];昆明理工大学;2009年
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4 胥广福;生物质热解与氟氯迁徙规律的实验研究[D];华中科技大学;2009年
5 杨毅梅;生物质气化过程的数值计算[D];河北工业大学;2011年
6 李玉龙;垃圾源头提质制备RDF及其能源化利用[D];沈阳航空航天大学;2012年
7 张海清;生物质混煤燃烧及污染物排放特性研究[D];山东大学;2007年
8 黄娜;生物质三组分热裂解特性及其动力学研究[D];北京化工大学;2007年
9 岳金方;木薯渣热解气化的研究[D];中国林业科学研究院;2007年
10 李刚;微波/生物质法解毒铬渣的研究[D];重庆大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 廖艳芬,骆仲泱,王树荣,余春江,岑可法;纤维素快速热裂解机理试验研究 Ⅰ.试验研究[J];燃料化学学报;2003年02期
7 郭晓亚,颜涌捷,任铮伟;生物质油精制中催化剂的应用及进展[J];太阳能学报;2003年02期
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9 廖艳芬,王树荣,骆仲泱,谭洪,余春江,周劲松,岑可法;纤维素快速热裂解试验研究及分析[J];浙江大学学报(工学版);2003年05期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 刘民英,高丽君,赵清香,王玉东,孙会丽,李相魁;石油发酵尼龙1212热性能的研究[J];工程塑料应用;2001年07期
3 刘元俊,贺传兰,邓建国,冀克俭,张银生,孙思修;热重法测定聚合物热降解反应动力学参数进展[J];工程塑料应用;2005年06期
4 徐晓楠;王芳;华菲;;溴化聚苯乙烯协同三氧化二锑阻燃PA66热分解动力学研究[J];工程塑料应用;2010年02期
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8 梁鎏鎏;马红卫;胡坤伦;;B/BaCrO_4延期药热分解特性的实验研究[J];安徽化工;2012年01期
9 王学智;氯化镧与联吡啶和邻菲罗啉三元配合物的热分解反应动力学[J];安徽机电学院学报;2000年03期
10 唐定兴,赵芸;非等温法研究Ni(CH_3COO)_2·4H_2O脱水反应的动力学[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨玲;钮英建;;基于热重法的电缆材料热解动力学研究[A];中国职业安全健康协会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 刘榆;龙思远;张小红;曾聪;;AZ61镁合金的差热分析及凝固组织观察[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年
3 张同来;刘芮;杨利;周遵宁;;含能材料安定性的动态真空安定性研究方法[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
4 臧娜;钱新明;;过氧化月桂酰的热分解动力学研究[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
5 王晓君;许博;刘吉平;;硝酸异丙酯热性能研究进展[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
6 张永丰;黄昊;顾海昕;包任烈;谢松明;;火灾现场温度分布测定模拟实验研究[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年
7 冯驰;吴晓青;李嘉禄;;TDE-85环氧树脂/酸酐体系固化反应动力学研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
8 朱孔远;谌伦建;马爱玲;;生物质与煤热解特性及动力学研究[A];2009全国可再生能源—生物质能利用技术研讨会论文集[C];2009年
9 王成忠;李玲;宋云华;黄丽;;聚氟乙烯热分解动力学研究[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第二卷)[C];2010年
10 宁伟;汪庆卫;关志峰;罗理达;陈贵康;;混熔炉的运行特点及成本分析[A];2009年全国玻璃窑炉技术研讨交流会论文汇编[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳;g-HA/PLA生物复合材料的制备与性能研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 高传慧;碱式硫酸镁晶须的合成及表面改性研究[D];中国海洋大学;2010年
3 吴文涛;基于凹凸棒石粘土的麦秸木质陶瓷制备与性能表征[D];合肥工业大学;2010年
4 熊思江;污泥热解制取富氢燃气实验及机理研究[D];华中科技大学;2010年
5 吕当振;O_2/CO_2燃烧方式下煤中S析出行为及其与Ca相互作用机制研究[D];华中科技大学;2010年
6 王文涛;天然橡胶/蒙脱土纳米复合材料的阻隔性及相关性能研究[D];华南理工大学;2010年
7 谢婵;新型稀土配合物橡胶防老剂的制备及应用研究[D];华南理工大学;2010年
8 刘江燕;木质素及其模型物在不同热化学环境下的解构[D];华南理工大学;2010年
9 夏洪应;微波加热典型物料制备高比表面积活性炭及演变机制[D];昆明理工大学;2009年
10 黄芳;高镁磷尾矿回收利用磷、镁的应用基础研究[D];昆明理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 武少伟;铁锰硅对凤眼莲生物质结构的影响[D];华中农业大学;2010年
2 唐京禧;农业废弃物热解特性的研究[D];华中农业大学;2010年
3 刘晨娟;脆性水稻秸秆的生物预处理及发酵[D];华中农业大学;2010年
4 潘海波;利用DNA体外重组技术构建高活性纤维素酶基因工程菌[D];安徽工程大学;2010年
5 郑艳敏;煤氧化的反应机理函数和热效应的研究[D];河南理工大学;2010年
6 朱孔远;生物质与煤共热解实验研究[D];河南理工大学;2010年
7 马爱玲;生物质与煤混合燃烧特性的研究[D];河南理工大学;2010年
8 郭丹华;新疆营盘出土纺织纤维及其老化状况研究[D];浙江理工大学;2010年
9 吴俊红;壳聚糖/羟丙基甲基纤维素包装薄膜及其改性研究[D];浙江理工大学;2010年
10 杨建国;毛/腈混纺制品低温染色研究[D];浙江理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 龚健冲;杨雪玲;;基于全生命周期理论的住宅建筑能耗计算与分析[J];四川建筑科学研究;2011年05期
2 程昌合;吴继忠;廖付;李奇;周强;陶丰;;浓缩液醇化处理对烟草薄片致香成分及感官质量的影响[J];安徽农学通报(上半月刊);2011年01期
3 卢年春;李萍;凌云;赖发英;;城市污泥综合利用研究[J];安徽农业科学;2005年11期
4 叶利民;徐芬芬;;石油植物的利用研究[J];安徽农业科学;2007年05期
5 肖烈;张飞;张忠河;何永梅;尤希凤;;循环床式生物质内热热解装置研究[J];安徽农业科学;2010年13期
6 马君;于志明;黄志义;;杨木及其刨花板炭化制取木酢液的比较研究[J];安徽农业科学;2011年16期
7 武秀琴;马灿玲;;玉米秸秆发酵生产燃料酒精研究现状及前景[J];现代农业科技;2008年13期
8 杜良,王金生;铬渣毒性对环境的影响与产出量分析[J];安全与环境学报;2004年02期
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中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 姚建中;王杰广;林伟刚;;生物质快速热解制液体燃料和化学品的进展[A];中国太阳能学会生物质能专业委员会论文集[C];2001年
2 吕雪松;杨昌炎;姚建中;林伟刚;;生物质热解过程中含氮污染物前驱体的转化规律[A];2004年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2004年
3 王铁军;常杰;崔小勤;张琦;付严;;生物质催化气化制取合成气的研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 娄瑞;非木材纤维木素在不同热化学条件下的产物形成规律与调控途径[D];华南理工大学;2011年
2 黄金保;纤维素快速热解机理的分子模拟研究[D];重庆大学;2010年
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4 齐庆杰;煤中氟赋存形态、燃烧转化与污染控制的基础和试验研究[D];浙江大学;2002年
5 王述洋;生物质热解动力学建模及锥式闪速热解装置设计理论研究[D];东北林业大学;2002年
6 蒋剑春;生物质热化学转化行为特性和工程化研究[D];中国林业科学研究院;2003年
7 刘小杰;康氏木霉纤维素酶的发酵及其对稻草降解利用的初探[D];浙江大学;2003年
8 廖艳芬;纤维素热裂解机理试验研究[D];浙江大学;2003年
9 李鑫;废轮胎流化床热解特性研究[D];浙江大学;2003年
10 李水清;固体废物热解制取洁净燃料和化学原料的基础研究[D];浙江大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王凯歌;木质素热裂解行为的试验研究[D];浙江大学;2010年
2 葛晓岚;乙二醇和液体燃料合成的理论与实验研究[D];浙江大学;2011年
3 周东;国产造纸法烟草薄片质量改进及应用研究[D];中国农业科学院;2011年
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7 何方;生物质复合型煤的研制及其燃烧、污染特性研究[D];昆明理工大学;2001年
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10 傅钢;煤燃烧过程中多环芳烃类有机污染物排放特性的研究[D];浙江大学;2002年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 史长东;张锐;车德勇;贾嘉;;不同种类生物质热解特性研究[J];东北电力大学学报;2012年01期
3 孙俊威;徐程宏;安敬学;阎维平;;生物质与煤掺烧的实验研究[J];电力科学与工程;2010年08期
4 高正阳;吴小芳;朱予东;王星久;王天龙;;不同升温速率下煤焦CO_2气化的动力学研究[J];电力科学与工程;2011年02期
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6 吕品;于志民;马献发;;低酸催化水解稻草制备腐植酸的工艺研究[J];腐植酸;2011年02期
7 林郁郁;张楚;张健;章明川;;CaO伴随生物质热裂解固体产物分析[J];工程热物理学报;2011年12期
8 田文瑞;沈冬冬;段萌;刘智峰;;农林废弃物制备活性炭的化学方法[J];化工技术与开发;2012年02期
9 高星爱;黄枭;张永锋;赵新颖;程孟秋;刘鹏;刘思言;;纤维素降解菌株的筛选及其产酶条件优化[J];现代食品科技;2012年11期
10 陈俊英;冯向应;史召霞;;混合活化制备稻壳基活性炭研究[J];功能材料;2012年23期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
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4 闫智培;李十中;;生物质热解生产生物炭研究进展[A];全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集[C];2011年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 熊思江;污泥热解制取富氢燃气实验及机理研究[D];华中科技大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王晓英;王宇光;刘颖;谷新春;;生物质热裂解过程的节能与优化[J];节能技术;2013年03期
2 唐强;于凤文;吕红云;计建炳;;金属离子对生物质热裂解的影响[J];化工进展;2010年S1期
3 沙文键;胡青春;宋珂;;偏心式生物质热裂解反应器的设计及应用[J];科学技术与工程;2012年08期
4 莫冬;;948项目“生物质热裂解及厌氧消化技术引进与研究”顺利通过验收[J];农业工程技术(新能源产业);2013年04期
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6 廖艳芬,王树荣,谭洪,方航宇,方梦祥,骆仲泱,岑可法;生物质热裂解制取液体燃料技术的发展[J];能源工程;2002年02期
7 王树荣,廖艳芬,骆仲泱,董良杰,周劲松,陈玲红谷月玲,方梦祥,岑可法;生物质热裂解制油的动力学及技术研究[J];燃烧科学与技术;2002年02期
8 廖艳芬,王树荣,洪军,谷月玲,骆仲泱,岑可法;生物质热裂解制取液体燃料的实验研究[J];能源工程;2002年03期
9 阮立;罗麒元;谢阳;方栋华;许沧粟;;柴油引燃均质混合生物质热裂解油的双燃料发动机电控系统的研制[J];小型内燃机与摩托车;2014年01期
10 李延吉;冯磊;李润东;杨天华;朱明;;生物质热裂解试验制焦油特性研究[J];热力发电;2007年12期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 王树荣;骆仲泱;董良杰;方梦祥;廖艳芬;洪军;倪明江;岑可法;;生物质热裂解制职代用液体燃料技术的综合研究[A];中国太阳能学会生物质能专业委员会论文集[C];2001年
2 陈纪忠;;生物质热裂解利用的研究[A];第三届全国化学工程与生物化工年会邀请报告[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 记者 李玉成 张兆军;我国生物质热裂解液化技术取得重大突破[N];科技日报;2012年
2 本报记者 傅玥雯;首个万吨级生物质热裂解装置投运[N];中国能源报;2012年
3 本报记者 魏东 张兆军 孙明河;解决能源紧缺的一条新路径[N];科技日报;2012年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 谭洪;生物质热裂解机理试验研究[D];浙江大学;2005年
2 佟立成;生物质热裂解液化制备酚醛树脂关键技术研究[D];北京林业大学;2012年
3 林郁郁;CaO伴随生物质热裂解制油在线脱氧的实验研究[D];上海交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 郭晓慧;生物质热裂解装置中流态化规律与进料技术的研究[D];北京林业大学;2013年
2 方昭贤;不同种类生物质热裂解液化试验研究[D];浙江大学;2008年
3 李玉柱;生物质热裂解制取生物油试验装置的研制[D];吉林农业大学;2005年
4 沙文键;偏心式生物质热裂解闪速反应器结构设计原理及实验研究[D];华南理工大学;2012年
5 魁彦萍;生物质热裂解制氢的试验研究及机理分析[D];浙江工业大学;2012年
6 刘艳阳;生物质热裂解制取生物油的试验研究[D];吉林农业大学;2005年
7 邵震宇;生物质热裂解行为的研究[D];山东轻工业学院;2008年
8 王栋;生物质热裂解实验研究及热裂解产物利用[D];浙江大学;2004年
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