生物質(zhì)三組分熱裂解特性及其動力學(xué)研究.pdf

1、生物質(zhì)熱裂解是將生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化成為高品位能源和化工產(chǎn)品工藝的核心技術(shù)。由于生物質(zhì)三種主要成分纖維素、半纖維素和木質(zhì)素均為具有復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)的高分子化合物，它們相互結(jié)合形成更為復(fù)雜的超分子復(fù)合物，因而生物質(zhì)熱解是一種復(fù)雜的物理化學(xué)過程。本文針對不同種類生物質(zhì)以及生物質(zhì)三種主要組分(纖維素、半纖維素和木質(zhì)素)的熱解反應(yīng)規(guī)律和動力學(xué)進行研究，并對三組分之間熱解反應(yīng)的交互作用進行初步探索，最后對生物質(zhì)熱裂解氣體產(chǎn)物的組成和分布進行了研究。

2、 首先基于熱重分析法對甲基纖維素、蔗渣和花生殼三種生物質(zhì)熱解規(guī)律進行研究。結(jié)果表明，花生殼的失重溫區(qū)最大(230～580℃)，而甲基纖維素與蔗渣的主要失重溫區(qū)都位于300～400℃。采用Coats-Redfem積分法研究上述三種生物質(zhì)動力學(xué)規(guī)律，得到它們的熱解反應(yīng)均可以用一級反應(yīng)動力學(xué)來描述，三種生物質(zhì)中甲基纖維素的表觀活化能最大。 對生物質(zhì)三種主要成分纖維素、半纖維素(木聚糖為其模型化合物)和木質(zhì)素?zé)峤夥磻?yīng)行為和動力學(xué)研究表明

3、：分子結(jié)構(gòu)上的不同使得三組分的熱解特性存在明顯差異；在所考察的溫區(qū)內(nèi)，纖維素的失重量約為86％，木聚糖失重量為69％左右，而木質(zhì)素的失重量僅為51％；熱解反應(yīng)深度按照纖維素、木聚糖和木質(zhì)素的順序依次降低；木聚糖和木質(zhì)素?zé)峤夥磻?yīng)均可以用兩個分段二級動力學(xué)方程來描述，但纖維素在低溫區(qū)和高溫區(qū)分別遵循一級和二級動力學(xué)規(guī)律。 對生物質(zhì)三組分之間熱解反應(yīng)的交互作用研究表明：在纖維素和木聚糖混合物的熱解反應(yīng)中，木聚糖對纖維素的熱解反應(yīng)具有單