棉稈催化熱解實驗研究.pdf

1、生物質能源是重要的可再生能源,生物質催化熱解是高效利用生物質能源的方法之一。催化劑的選擇是生物質催化熱解技術的核心。
　　 本文利用熱重分析,分析了棉稈在分子篩、金屬氧化物催化條件下的熱解過程；比較了不同催化劑對棉稈揮發(fā)分熱解和灰分產(chǎn)量的影響。在熱重分析的基礎上,基于雙組分模型,分別利用改良Coats-Redfern積分法和Vachuska-Voboril微分法分析了棉稈催化熱解的失重動力學。通過實驗研究,進一步考察了棉稈催化熱

2、解的影響因素,并利用GC-MS對生物質油進行了分析。
　　 熱重分析表明:除純棉稈外,棉稈催化熱解過程均由失水區(qū)、活化熱解區(qū)(APS)和消極熱解區(qū)(PPS)構成,純棉稈熱解的消極熱解區(qū)不明顯。催化劑加入后,活化熱解區(qū)揮發(fā)分累積轉化率減小,而消極熱解區(qū)揮發(fā)分累積轉化率顯著增大,且消極熱解區(qū)溫度窗口往低溫方向轉移。催化劑顯著促進了木質素的熱解,但對纖維素和半纖維素熱解的促進作用相對較弱。催化劑的加入使灰分增多,且金屬氧化物催化時的灰

3、分產(chǎn)量高于分子篩。Na2CO3催化時灰分主要產(chǎn)生于活化熱解區(qū),而MCM-41、ZSM-5、USY催化時則主要產(chǎn)生在消極熱解區(qū)。
　　 動力學方法研究表明:改良Coats-Redfern積分法和Vachuska-Voboril微分法均適用于基于雙組分模型的棉稈催化熱解動力學分析,但改良Coats-Redfern積分法的擬合結果更接近于實驗數(shù)據(jù)。催化劑的加入顯著促進了PPS組分的熱解,在所選用催化劑中,MCM-41催化活性最高。

4、r>　　 棉稈催化熱解實驗研究表明:棉稈的熱解油是帶有刺激性氣味的黑褐色粘稠液體。在350℃條件下,加入鐵粉、粉煤灰、分子篩及其改性催化劑有利于促進棉稈組分轉化為液態(tài)油品,其中酸改性ZSM-5具有最大活性；分子篩的酸強度與產(chǎn)品收率存在明顯的關聯(lián)；450℃是收集油品的最佳熱解溫度；適量的催化劑比例以及較高的載氣流量有利于增大液態(tài)油品的產(chǎn)率。棉稈的熱解油主要由含氧類有機物、酚類及其衍生物及芳香族類有機物質組成。棉稈的熱解油表現(xiàn)出含氧物質多