木薯渣热解气化的研究

摘要

目前，能源和化工原料绝大部分来源于化石资源，而使用化石原料不可避免地带来大气二氧化碳浓度净增加等环境问题和化石资源的不断减少而造成资源枯竭的问题，因此开发可再生的、可循环使用的新的能源和化工原料来源迫在眉睫。生物质包括薪炭林、经济林、用材林、农作物秸秆、林业加工残余物和各类有机垃圾等，是唯一能够直接转化为液体燃料的可再生能源和化学化工原料。 在对生物质能概念，生物质能利用技术介绍的基础上，本文对生物质热解气化技术的研究进展进行了综述，同时对国内外生物质热解气化的技术特点、组织开发等基本情况进行了系统、全面的阐述。 本文选择发酵酿造工业产生的废弃木薯渣作为原料，研究了木薯渣在不同热解气化氛围、不同温度、不同升温速率等条件下各相产物产率、气体组成变化、产气量、液体产物组成以及燃气热值等的变化规律。在氮气、氮气+水蒸气、空气、空气+水蒸气氛围下使木薯渣在反应器内热解气化，反应剩余物重量由ASR-711自动热分析天平进行记录；收集的液相产物称重，并用Agilent公司的GC-MS气质联用仪分析焦油组分；可燃气体组分用气相色谱进行检测。 木薯渣热解气化时，总产气量随着温度的升高而增加，主要以H<,2>、CO、CH<,4>、CO<,2>为主，燃气的热值可以达到6000kJ/m<'3>以上；液相产物的量随着温度升高而增加，达到最高值后随着二次裂解反应的加剧而逐渐减少。经检测发现焦油中主要以苯酚类物质为主，尤其是2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)含量最高，在40％左右，BHT是一种重要的化工原料。 上述结果表明，将工业废弃木薯渣作为原料，用热解气化的方法来生产化学品和能源是可行的，还可以通过有针对性地加入气化剂和调节温度、升温速率等工艺条件来获得不同用途的产物，来提高木薯渣的利用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1引言

1.1.1研究背景

1.1.2生物质能的类型及特点

1.1.3我国生物质能开发的意义

1.1.4生物质能转化利用技术分类

1.2国内外生物质能利用的研究现状

1.2.1国外生物质能利用的研究现状

1.2.2国内生物质热解气化的研究现状

1.3研究的目的和意义

1.4研究目标与主要研究内容

1.4.1研究目标

1.4.2主要研究内容

1.5研究技术路线

第二章生物质热解气化原理与分类

2.1生物质热解气化基本原理

2.2生物质热解气化技术分类

2.3气化反应器类型

2.3.1固定床气化炉

2.3.2流化床气化炉

2.3.3旋转床气化炉

第三章研究材料与方法

3.1试验原料与装置

3.2试验方法

3.3产物组分的分析

3.3.1气体产物组分的分析

3.3.2焦油组分的分析

3.4产物得率的计算

3.4.1固相产物得率的计算

3.4.2液相产物得率的计算

3.4.3气相产物得率的计算

第四章结果与分析

4.1木薯渣的热重分析

4.2热解气化条件对气体产物组成的影响

4.2.1在氮气氛围下热解气体产物的组成

4.2.2在氮气+水蒸气氛围下气化气体产物的组成

4.2.3在空气氛围下气化气体产物的组成

4.2.4在空气+水蒸气氛围下气化气体产物的组成

4.2.5小结

4.3热解气化条件对产气量的影响

4.3.1在氮气氛围下热解的产气量

4.3.2在氮气+水蒸气氛围下气化的产气量

4.3.3在空气氛围下气化的产气量

4.3.4在空气+水蒸气氛围下气化的产气量

4.3.5小结

4.4热解气化条件对三相产物产率的影响

4.4.1在氮气氛围下热解的三相产物产率

4.4.2在氮气+水蒸气氛围下气化的三相产物产率

4.4.3在空气氛围下气化的三相产物产率

4.4.4在空气+水蒸气氛围下气化的三相产物产率

4.4.5小结

4.5不同热解气化条件下焦油的组成

4.5.1在氮气氛围下热解焦油的组成

4.5.2在氮气+水蒸气氛围下气化焦油的组成

4.5.3在空气氛围下气化焦油的组成

4.5.4在空气+水蒸气氛围下气化焦油的组成

4.5.5小结

4.6不同条件下燃气热值的变化

4.6.1在空气氛围下气化燃气的热值

4.6.2在空气+水蒸气氛围下气化燃气的热值

4.6.3 小结

第五章结论

5.1结论

5.2展望

5.3本论文的创新点

参考文献

附录

在读期间的学术研究

致谢