沼渣与木屑共热解协同效应探究

摘要

本文利用热重分析仪对沼渣、木屑及其共混物热解行为探究，研究发现：木屑的加入可使沼渣最大失重速率由-3.03%/min提高至-5.34%/min，相应的温度由341℃降至335℃，热解残渣由50.47%降至26.17%，木屑促进了沼渣中挥发分的析出，使沼渣的脱挥发性指数由9.5X10-8提高至4.02xl0-7。共混物的计算曲线TG、DTG与实验曲线并未重叠，两者共热解存在一定的协同效应。TG曲线差值△W在220-400℃为负值，最大偏差可达9.97%/min;在不同热解速率10℃/min、20℃/min、30℃/min条件下，得到沼渣、木屑、共混物的热解活化能分别为：119.9-109.4kj/mol、95.6-106.1kj/mol、73.1-102.9kj/mol，其共混热解活化能曲线在单独热解活化能曲线之下，说明两者共热解存在一定的协同效应，共混物在转化率为0.5时活化能最低。 利用真空固定床反应器进行沼渣、木屑及两者共混热解实验，对其产物产率，特性分析，发现两者共热解存在明显的协同效应：该效应可使得生物炭产率降低，裂解气产率提高，裂解气中CO与H2组分的含量提高；利用凝胶色谱，恩氏黏度计、氧弹式量热计对生物油分析，发现共热解促进了生物油中大分子化合物的裂解，使得生物油的粘度降低，热值降低；利用Raman光谱、Boehm滴定、红外分析、SEM、气体吸附仪对生物炭进行表征，得出共热解效应可促进生物炭中大芳香环的断裂，炭比表面积增加，降低了生物炭表面含氧官能团的含量。

目录

第1章 文献综述

1.1 研究背景及意义

1.2 沼渣的成分分析

1.3 沼渣的主要处理方式

1.3.1 沼渣还田

1.3.2 动物饲料

1.3.3 填埋法

1.3.4 焚烧法

1.3.5 热化学转化法

1.4 热裂解动力学探究

1.4.1 Friedman分析法

1.4.2 Coats-Redfern(模型假设)分析

1.5 热裂解主要影响因素

1.5.1 反应器

1.5.2 反应原料

1.5.3 热裂解气氛

1.5.4 加热速率

1.5.5 二次反应

1.5.6 反应压力

1.6 真空热解工艺的研究进展

1.7 共热解技术研究进展

1.8 论文的研究内容

1.8.1 创新点

1.8.2 论文框架

第2章 实验部分

2.1 实验前准备

2.1.1 实验仪器及装置

2.1.2 实验试剂

2.1.3 实验原料

2.2 热重分析实验

2.2.1 热解动力学分析

2.3 真空反应器热裂解实验

2.3.1 产物分析

2.4 分析测试方法

2.4.1 气相产物分析

2.4.2 生物油分析

2.4.3 生物炭分析

第3章 沼渣与木屑共热解热重分析

3.1 引言

3.2 热解产物产率分析

3.2.1 沼渣与木屑单独热解特性

3.2.2 共混物的热解特性分析

3.3 共混热解协同效应分析

3.4 热解活化能分析

3.5 本章小结

第4章 沼渣与木屑真空共热解行为探究

4.1 引言

4.2 热解产物产率分析

4.3 热解产物分析

4.3.1 气体组分分析

4.3.2 生物油组分的分析

4.3.3 生物炭特性分析

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 本文创新点

5.3 未来工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢