農(nóng)作物秸稈的熱解及在水中的液化研究

【摘要】： 本文針對我國東北地區(qū)有代表性的農(nóng)作物秸稈，利用非等溫?zé)嶂胤ㄟM(jìn)行了熱解和催化熱解及動(dòng)力學(xué)研究。同時(shí)，在半連續(xù)固定床中，采用非等溫液化的方法，對秸稈在近／超臨界水、甲醇、乙醇和混合溶劑中的液化進(jìn)行了研究。在此基礎(chǔ)上考察了秸稈以碳酸鈉及碳酸鉀為催化劑時(shí)在水中的液化及秸稈與煤的共液化。 (1)在采用標(biāo)準(zhǔn)方法對農(nóng)作物秸稈進(jìn)行采集、處理和分析的基礎(chǔ)上，利用非等溫?zé)嶂胤?，在N_2氣氛下系統(tǒng)地研究了不同秸稈及其主要組分半纖維素、纖維素、木質(zhì)素和苯／乙醇可萃取分的熱解特性。深入研究了碳酸鈉及碳酸鉀對秸稈及其主要組分熱解特性的影響。分別采用不同的動(dòng)力學(xué)處理方法：Coats-redfern法、Kissinger法、Doyle法及分布活化能模型(DAEM)法求取了熱解動(dòng)力學(xué)參數(shù)。發(fā)現(xiàn)將DAEM應(yīng)用于生物質(zhì)熱解體系得到了較為理想的結(jié)果。 (2)采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以一定的溫度范圍間隔秸稈在亞臨界水中液化時(shí)的液體產(chǎn)率及總收率為考核指標(biāo)，探討反應(yīng)條件及原料與液化結(jié)果的規(guī)律性；在此基礎(chǔ)上研究了不同秸稈單獨(dú)及混合物料在超臨界水中的液化。在水的臨界點(diǎn)附近秸稈的液體生成速率較大，此后反應(yīng)接近完全?；旌衔锪峡梢员葐为?dú)液化獲得略高的轉(zhuǎn)化率和液體收率，氣體收率也有所降低。 (3)選用甲醇、乙醇及甲醇／水和乙醇／水為溶劑，考察秸稈在不同溶劑體系中的液化結(jié)果。由于水的臨界溫度接近秸稈的主要裂解溫度區(qū)間，轉(zhuǎn)化率和液體收率最高。高溫會(huì)導(dǎo)致甲醇和乙醇溶劑發(fā)生大量分解?；旌先軇┛梢愿纳粕傻囊后w產(chǎn)物的組成，在高壓下可以獲得更高的轉(zhuǎn)化率和液體收率。 (4)以碳酸鈉和碳酸鉀為催化劑，秸稈在水中的液化結(jié)果表明，催化劑不但可以提高液體產(chǎn)物收率，而且可以改善產(chǎn)品質(zhì)量。與沒有加入催化劑的結(jié)果相比，Bio-oil收率增加，氣體產(chǎn)率降低。 (5)選用水稻秸稈和小龍?zhí)睹簽樵?，考察了生物質(zhì)和煤在水中的共液化。發(fā)現(xiàn)由于煤和生物質(zhì)熱解溫度范圍不同，加之升溫速率較低，在半連續(xù)液化設(shè)備中混合液化沒有發(fā)生協(xié)同效應(yīng)。 【關(guān)鍵詞】：生物質(zhì) 農(nóng)作物廢棄物 熱重分析 催化劑 熱解 液化 近/超臨界水
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類號】：TQ914
【目錄】：

• Abstract3-5
• 摘要5-10
• 前言10-13
• 第一章 文獻(xiàn)綜述13-33
• 1.1 生物質(zhì)的組成及主要性質(zhì)13-16
• 1.1.1 纖維素13-14
• 1.1.2 半纖維素14-15
• 1.1.3 木質(zhì)素15-16
• 1.2 生物質(zhì)熱解液化技術(shù)研究進(jìn)展16-21
• 1.2.1 熱解16-17
• 1.2.2 液化17-18
• 1.2.3 液化機(jī)理及產(chǎn)物分析18-20
• 1.2.4 生物質(zhì)液化產(chǎn)品改質(zhì)20
• 1.2.5 生物質(zhì)與其它反應(yīng)物共液化研究20-21
• 1.3 超臨界流體技術(shù)及其在生物質(zhì)液化方面的應(yīng)用21-27
• 1.3.1 超臨界流體對化學(xué)反應(yīng)的影響22-23
• 1.3.2 超臨界流體萃取技術(shù)在生物質(zhì)液化方面的應(yīng)用23-27
• 1.3.2.1 纖維素、半纖維素超臨界液化23-24
• 1.3.2.2 木質(zhì)素超臨界液化24-25
• 1.3.2.3 生物質(zhì)全成分超臨界液化25-26
• 1.3.2.4 煤與生物質(zhì)共液化26-27
• 1.4 文獻(xiàn)總結(jié)及課題的提出27-29
• 1.4.1 文獻(xiàn)總結(jié)27-28
• 1.4.2 研究內(nèi)容28-29
• 參考文獻(xiàn)29-33
• 第二章 農(nóng)作物秸稈的基本性質(zhì)分析33-36
• 2.1 農(nóng)作物秸稈的采集及總固體含量分析33
• 2.2 農(nóng)作物秸稈的工業(yè)分析33-34
• 2.3 農(nóng)作物秸稈化學(xué)組成分析34
• 2.4 秸稈的元素分析34-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第三章 農(nóng)作物秸稈熱解及動(dòng)力學(xué)研究36-75
• 3.1 引言36
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法36
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果36-40
• 3.3.1 溫度對玉米秸稈熱解的影響36-37
• 3.3.2 升溫速率對熱分解溫度的影響37-39
• 3.3.3 不同原料熱分解結(jié)果的對比39-40
• 3.4 秸稈類生物質(zhì)主要成分的熱重分析40-45
• 3.4.1 半纖維素40-41
• 3.4.2 纖維素41-42
• 3.4.3 木質(zhì)素42-44
• 3.4.4 混合物料的熱解44-45
• 3.5 農(nóng)作物秸稈及其主要組分的催化熱解45-56
• 3.5.1 催化劑對玉米秸稈熱解特性的影響46-48
• 3.5.2 催化劑對大豆秸稈熱解特性的影響48-50
• 3.5.3 催化劑對水稻秸稈熱解特性的影響50
• 3.5.4 催化劑對高粱秸稈熱解特性的影響50
• 3.5.5 催化劑對半纖維素?zé)峤馓匦缘挠绊?/span>50-51
• 3.5.6 催化劑對纖維素?zé)峤馓匦缘挠绊?/span>51-52
• 3.5.7 催化劑對木質(zhì)素?zé)峤馓匦缘挠绊?/span>52-54
• 3.5.8 催化劑對高粱秸稈苯／乙醇可萃取分熱解特性的影響54-56
• 3.6 熱解動(dòng)力學(xué)研究56-72
• 3.6.1 熱分解動(dòng)力學(xué)參數(shù)的確定56-64
• 3.6.1.1 Coats-Redfern法56-61
• 3.6.1.2 Doyle法61-62
• 3.6.1.3 最大速率法62-64
• 3.6.2 分布活化能模型(DAEM)64-71
• 3.6.3 幾種動(dòng)力學(xué)模型處理結(jié)果的比較71-72
• 3.7 本章小結(jié)72-73
• 參考文獻(xiàn)73-75
• 第四章 農(nóng)作物秸稈在亞臨界水中熱化學(xué)液化75-90
• 4.1 引言75-76
• 4.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備76-77
• 4.3 實(shí)驗(yàn)流程77
• 4.4 實(shí)驗(yàn)步驟77-78
• 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論78-89
• 4.5.1 反應(yīng)條件對總收率的影響79-80
• 4.5.2 反應(yīng)條件對液體收率的影響80-82
• 4.5.3 反應(yīng)條件對＜210℃液體收率的影響82-83
• 4.5.4 反應(yīng)條件對210～260℃液體收率的影響83-84
• 4.5.5 反應(yīng)條件對260～310℃液體收率的影響84-85
• 4.5.6 反應(yīng)條件對310～360℃液體收率的影響85-86
• 4.5.7 反應(yīng)條件對不同溫度范圍內(nèi)Asp和Bio-oil收率的影響86-89
• 4.6 本章小結(jié)89
• 參考文獻(xiàn)89-90
• 第五章 農(nóng)作物秸稈在超臨界水中的熱化學(xué)液化90-100
• 5.1 引言90
• 5.2 不同秸稈的液化結(jié)果比較90-92
• 5.3 液化產(chǎn)物的分析92-94
• 5.3.1 焦渣的元素分析92
• 5.3.2 液化油的元素分析92-94
• 5.4 幾種秸稈混合液化94-98
• 5.4.1 產(chǎn)率94-97
• 5.4.2 生成速率97
• 5.4.3 焦渣的元素分析97-98
• 5.5 本章小結(jié)98
• 參考文獻(xiàn)98-100
• 第六章 農(nóng)作物秸稈在不同溶劑中熱解液化100-112
• 6.1 引言100
• 6.2 秸稈在不同溶劑中的液化100-103
• 6.3 秸稈在水／乙醇混合溶劑中的液化103-108
• 6.4 液化產(chǎn)品的分析108-110
• 6.4.1 焦渣的元素分析108
• 6.4.2 氣體組成分析108-109
• 6.4.3 FT-IR分析109-110
• 6.5 本章小結(jié)110-111
• 參考文獻(xiàn)111-112
• 第七章 農(nóng)作物秸稈在催化劑條件下的熱化學(xué)液化112-121
• 7.1 引言112-113
• 7.2 實(shí)驗(yàn)原料及方法113
• 7.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論113-119
• 7.3.1 碳酸鈉對秸稈液化的影響113-118
• 7.3.2 碳酸鉀對秸稈液化的影響118-119
• 7.4 本章小結(jié)119
• 參考文獻(xiàn)119-121
• 第八章 煤與農(nóng)作物秸稈共液化研究121-129
• 8.1 引言121-122
• 8.2 實(shí)驗(yàn)原料122-123
• 8.3 稻稈和小龍?zhí)睹旱臒嶂胤治?/span>123-124
• 8.4 稻稈和小龍?zhí)睹旱墓惨夯?/span>124-127
• 8.5 本章小結(jié)127
• 參考文獻(xiàn)127-129
• 第九章 本文結(jié)論和主要的創(chuàng)新點(diǎn)129-132
• 9.1 論文的主要結(jié)論129-130
• 9.2 論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)130
• 9.3 今后工作的展望和建議130-132
• 作者簡歷132
• 發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況132-134
• 致謝134

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超臨界二氧化碳中苯甲醇氧化及纖維素加氫反應(yīng)過程研究    徐剛

四倍體刺槐的苯酚液化及其樹脂化    李俊堯

稀土鈣鈦礦型催化劑超臨界水氣化玉米秸稈制合成氣性能研究    武君

生物油Ru/C催化加氫脫氧提質(zhì)研究    趙鴻杰

玉米芯主要成分水熱處理的遷移轉(zhuǎn)化研究    宋勇

醫(yī)療垃圾組分的熱解氣化實(shí)驗(yàn)研究    陳潘虹

油浴滅菌塑料類醫(yī)療廢棄物及其熱解動(dòng)力學(xué)研究    黃繼

超臨界流體萃取技術(shù)與環(huán)境保護(hù)    朱海

超臨界化學(xué)反應(yīng)的研究現(xiàn)狀和趨勢    王濤,艾大剛,李成岳

用超臨界二氧化碳從魚油中濃縮多烯不飽和脂肪酸    朱自強(qiáng),顧野松,姚善涇

一種新興的高效廢物處理技術(shù)──超臨界水氧化法    向波濤,王濤,楊基礎(chǔ),沈忠耀

超臨界流體p-V-T方程的研究    譚飛,楊基礎(chǔ),沈忠耀,汪家鼎

超臨界流體中物質(zhì)溶解度的研究(Ⅰ)    譚飛,楊基礎(chǔ),沈忠耀,汪家鼎

超臨界條件下甲苯歧化反應(yīng)催化劑活性的研究    王濤,李成岳

固體-超臨界流體相平衡的溫度效應(yīng)及其分子基礎(chǔ)    趙鎖奇,王仁安,楊光華

煤與生物質(zhì)共液化的催化反應(yīng)    白魯剛 ,顏涌捷 ,李庭琛 ,任錚偉

玉米秸稈快速熱解    姚建中,陳洪章,張均榮,李桂蘭,萬寶春

生物質(zhì)熱解氣化制取氫氣    陳冠益,李強(qiáng),H.Spliethoff,王福全

程序升溫下秸稈類生物質(zhì)燃料熱解規(guī)律    賴艷華,呂明新,馬春元,施明恒

生物質(zhì)熱解油精制改性用固體酸催化劑研究進(jìn)展    徐俊明;蔣劍春;孫云娟;陳潔;

農(nóng)林廢棄物熱解的試驗(yàn)研究    盛奎川,蔣成球,鐘建立

落葉松木材生物油組分分析和表征    王鵬起;常建民;王雨;李瑞;任學(xué)勇;趙金平;

生物質(zhì)熱解氣化產(chǎn)物中焦油的催化裂解研究    孫云娟;蔣劍春;

超臨界水中生物質(zhì)氣化制氫    王琨;王景昌;苑塔亮;詹世平;陳淑花;

催化劑在生物質(zhì)超臨界水汽化制氫中的應(yīng)用    馬海艷;吳新;施濤;

超臨界水中濕生物質(zhì)催化氣化制氫研究評述    郝小紅,郭烈錦

超臨界水生物質(zhì)氣化制氫的研究進(jìn)展    楊一超;

生物質(zhì)熱解制炭制氣系統(tǒng)研究    李在峰;雷廷宙;丁鳴;崔峻貞;胡建軍;

生物質(zhì)熱解動(dòng)力學(xué)研究    張曉東;許敏;孫榮峰;孫立;

利用微藻制備生物質(zhì)液體燃料    繆曉玲;吳慶余;

生物質(zhì)熱解動(dòng)力學(xué)的研究    蔣劍春;沈兆邦;

催化劑在生物質(zhì)超臨界水催化氣化制氫中的作用    郝小紅;郭烈錦;

生物質(zhì)熱解過程中含氮污染物前驅(qū)體的轉(zhuǎn)化規(guī)律    呂雪松;楊昌炎;姚建中;林偉剛;

亞/超臨界乙醇-水中生物質(zhì)的液化研究    劉孝碧;毛志懷;

生物質(zhì)催化裂解實(shí)驗(yàn)研究    呂鵬梅;常杰;付嚴(yán);吳創(chuàng)之;

生物質(zhì)熱解液化小試裝置研制及初步實(shí)驗(yàn)    朱錫鋒;鄭冀魯;郭慶祥;朱清時(shí);

水蒸氣氛圍下甘蔗渣熱解氣化條件的研究    冼萍;陸豫;

中國科大發(fā)明生物質(zhì)煉油新技術(shù)    莫文

生物質(zhì)制氣爐 把秸稈變成優(yōu)質(zhì)燃?xì)?nbsp;   本報(bào)記者　　蔣建科

武城“生物煤”暢銷日韓    董志強(qiáng)　尹元渤

蚌埠生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)將成新亮點(diǎn)    記者　陳敬農(nóng)

云南打造林木生物質(zhì)能源林基地    楊云錦

我區(qū)開展生物質(zhì)壓縮成型燃料試點(diǎn)工作    記者 周明江

九三學(xué)社中央考察生物質(zhì)能源開發(fā)利用    戴紅

省柴火 升溫快 功能多    記者 韓倩

對農(nóng)村使用生物質(zhì)燃?xì)鉅t的幾點(diǎn)建議    州委政研室 曲應(yīng)華

生物質(zhì)能源替代傳統(tǒng)能源在廣西形成產(chǎn)業(yè)    記者 齊芳

農(nóng)作物秸稈的熱解及在水中的液化研究    宋春財(cái)

麥草及其三種主要組分的熱解規(guī)律    楊卿

生物質(zhì)熱解動(dòng)力學(xué)建模及錐式閃速熱解裝置設(shè)計(jì)理論研究    王述洋

熱解、氣化過程中燃料-N的形態(tài)轉(zhuǎn)化及遷移規(guī)律研究    王宗華

生物質(zhì)熱解氣化氣相產(chǎn)物釋放特性和焦結(jié)構(gòu)演化行為研究    付鵬

生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化行為特性和工程化研究    蔣劍春

    張曉東

油棕廢棄物熱解的實(shí)驗(yàn)及機(jī)理研究    楊海平

基于超臨界水熱解氧化的有機(jī)物資源化研究    衣寶葵

電站鍋爐管氧化層在溶氧超臨界水中生長機(jī)理的研究    張乃強(qiáng)

褐煤與生物質(zhì)兩步法熱解探索性試驗(yàn)研究    馬林轉(zhuǎn)

生物質(zhì)熱解釋氫過程的實(shí)驗(yàn)研究    王天崗

以蒸汽為氣化劑的生物質(zhì)熱解和完全氣化技術(shù)研究    鐘浩

生物質(zhì)熱解實(shí)驗(yàn)及轉(zhuǎn)錐式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器設(shè)計(jì)理論研究    李濱

甘蔗渣在水蒸汽氛圍中熱解氣化制取合成氣的研究    陸豫

生物質(zhì)超臨界水氣化制氫過程的能分析與（火用）分析    郭琦

生物質(zhì)中熱值熱解制氣技術(shù)試驗(yàn)與應(yīng)用研究    許明

生物質(zhì)及煤超臨界水氣化制氫的化學(xué)平衡分析    呂文貽

滇池沉積物及熱解沉積物顆粒對磺胺甲惡唑的吸附、解吸    黃蘋

生物質(zhì)熱裂解實(shí)驗(yàn)研究及熱裂解產(chǎn)物利用    王棟