地区：上海市 宝山区
关键词：广西科技大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000003734
成果描述：
| 快速热裂解技术一直是生物质转化的研究热点之一。生物质组成复杂、快速热裂解难于控制及装备对热裂解过程的制约，极大程度限制了能源产品的制备，其核心问题即动力学机理仍处于理论不成熟状态。该项目以广西特色生物质为研究对象，开展生物质热裂解过程原理及动力学研究，将在传统的单组分热裂解动力学模型的同时以生物质中的纤维素、半纤维素和木质素整体存在时建立多组分的全局模型；不仅在本征上而且在宏观上进行动力学研究，得到本征动力学和宏观动力学；利用试验研究数据验证、修正动力学模型参数，得到适用于生物质热裂解的动力学模型，以较成熟的过程原理解释热裂解过程。 研究结果表明，在700℃下有机官能团结构发生变化，桑枝热解后结构部分转变为二氧化碳、醛类化合物、酮类化合物、酸类化合物、酚类化合物的特征结构，其中如-OH 基团、C-C 键和 C-O-C 键等的一定程度的被破坏，生成了含量较高的糠醛、2-6-二甲氧基苯酚（10.54%）。 以青竿竹为原料热裂解制取生物油， 通过油品的傅立叶变换红外光谱分析以及温度对热裂解产物（生物油）影响，研究表明，在温度范围450～700℃之间青竿竹发生热裂解，而且温度是形成或抑制生物油的重要因素； 随着温度从450℃上升至500℃， 生物油产率从40.46%增加到56.08%，下降为42.88%；此外，采用600～700℃的高温热裂解的实验结果也表明生物油产率随温度升高呈先升后降的规律。 试验选择热裂解温度(450～550℃)、气相停留时间(1.5～2.5 s)和物料粒径(0.18～0.22mm三因素作为独立变量，采用中心组合设计建立模型和考察上述因素对生物油收率的影响。结果表明三因素对生物油收率具有显著影响而它们之间的交互作用均不显著。 依据所得到的模型， 在各因素设定范围内获得的最佳工艺条件为： 热裂解温度519.0℃、 气相停留时间2.1s、物料粒径0.18mm，生物油理论收率为58.17%。 以上研究结果表明，以生物质中的纤维素、半纤维素和木质素整体存在时试验建立多组分的全局模型，通过分析主要组分（纤维素、半纤维素和木质素）热裂解后形成的产物的官能团特征，进一步解释了热裂解过程的基本规律。流化床实现了快速快速热裂解，通过热裂解机理规律，推断了生物油的各种官能团。 该项目研究，为生物质热化学转化制备能源产品的工艺改进，利用热化学强化废弃生物质高值化利用过程提供基础理论依据。 |
