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黏土影响水稻秸秆热裂解产生物油研究(附件)【字数:8279】

2024-01-25 14:56编辑: www.51jrft.com51今日论文网
不可再生能源数量有限,各国都在研发新的能源来替代化石燃料。其中,生物质能作为一种新兴能源,在众多能源中脱颖而出。生物质能拥有很多优点来源广、价格低廉、可再生等。本实验主要研究黏土及其成分对生物质热裂解产油的影响。黏土的成分十分复杂,主要是一些氧化物,包括氧化铁、氧化镁、二氧化硅、氧化钙、氧化铝等,本文主要探索黏土的不同添加量在不同温度下对热裂解产油的影响,以及黏土中的主要成分在不同添加量对产油的影响。在450℃下水稻秸秆裂解产油率最高。在此温度下,黏土添加量在0%~1.5%时生物油的产量与黏土的添加量成正相关,在1.5%~2.5%时生物油的产量与黏土的添加量成负相关,黏土添加量为1.5%时对产油提升的效果最佳。把黏土中的成分逐个添加,分析黏土中的各个成分对产生物油的影响,发现黏土中的主要成分对产油都是抑制作用。但是黏土添加量为1.5%时对产油的总效果是促进,虽然黏土中的成分是起反作用,但总的来说对产油是有帮助的。毕业设计说明书(论文)外文
目 录
1 引言 2
1.1 生物质能 3
1.2 生物质催化热裂解反应器 4
1.3 影响生物质热裂解产油的要素 4
1.4 我国生物质热裂解产油 5
1.5 发展生物质能的原因 5
1.6 选择黏土的原因 6
1.7 本论文的研究内容 6
2 实验材料和方法 6
2.1 实验材料 6
2.2 实验内容和方法 8
3 实验结果及分析 10
3.1 温度对产油的影响 10
3.2 黏土的不同添加量对产油的影响 11
3.3 黏土添加量为1.5%时不同温度对产油的影响 11
3.4 黏土各组分对产油的影响 12
3.5 油的组分分析 15
结 论 17
致 谢 18
参 考 文 献 19
1 引言
生物质能是一种很重要的能源,尤其是近几年,生物质能得到大力发展,生物质能有很多优点:来源广,可运输,可再生,污染小等[1]。在整个生物质能原料中,农林废弃物占了大部分,如何利用好农林 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: &351916072
废弃物成了我们研究的重点。一般来说,农林废弃物基本是通过燃烧的方式被利用,这样不但浪费原料,而且对大气有严重污染。所以,迫切需要为农业和林业废物资源的转化和利用研发清洁和高效的技术[2]。农林废弃物是一种重要的原料,我们可以通过很多方式来处理它。燃烧发电、气化、颗粒形成等技术已经被社会认可,并被大规模应用 [3]。然而,农林废弃物有不少缺点:运输价格高,密度比较低等;此外,农林废弃物的供应受季节影响大,农林废弃物被水泡了容易腐烂,这不仅提升了运输空间,而且不利于缩小成本,对于那些大型发电厂,秸秆原料对于这些大块头总是供不应求[4]。生物质能作为一种战略能源,其地位不亚于化石燃料。当今,随着科技的发展,农林废弃物可以转化为燃料,也可以代替发电厂中的煤。当今世界各国由于生物质资源的各种优良特性,全球在生物质能的研究上投入大量资金,以期能够为改善全球环境贡献力量。
生物质在地表分布广泛,其中包含动植物和微生物及其衍生物。生物质中富含能量。顾名思义,生物质能是由生物质产生的能量。据研究表明,太阳辐射到地球能量的2.5%用于植物进行光合作用。百分比虽然看起来小,但实际能量巨大。生物质能来源广,主要来源与农林废弃物、城市垃圾等。
生物质热解是一种热化学反应,利用热能在无氧或缺氧的条件下切断生物质大分子中的化学键,将其转化为低分子物质。产品包括气体、液体和固体三种类型[5]。其中液体产品(生物油)可用于锅炉、窑炉、发动机和涡轮机。氢可以通过催化重组得到。生物质转化技术的研究重点是一些酶、合成树脂中的提取物[6]。国内外为了提升生物质转化效率,做了很多尝试,主要是改变生物质反应条件,看对反应有何影响[7]。
1.1 生物质能
生物质能是一种通过太阳直接作用,将化学能转化为其他形式的能源储存在生物质体内。生物质中能量和很多因素有关,例如:阳光、雨露和生长环境。生物质能有很多优点,其中能让其在众多可再生能源中脱颖而出是其含有大量碳源的特点,成了各国追捧的对象。而且生物质的其他的利用方式也因此得到蓬勃发展。在大自然中,植物以生物质能的形式储存太阳能。它也属于可再生能源范畴。查阅相关资料可知,生物质能源总量约是人类消耗总能量的两倍且生物质能是最先被利用的能源。当今社会,生物质主要用于产沼气和制乙醇,且随着技术的发展、仪器的进步,利用生物质转化为燃料产品的效率稳步提升。
1.2 生物质催化热裂解反应器
与催化热裂解的反应器相比,快速裂解的反应器主要有流化床、循环流化床、斜板槽反应器、列管式高温裂解反应器、旋转锥反应器等[8-10],催化热解形式多种多样,但其共通之处是对催化剂的要求较高,主要考虑催化剂能否和生物质充分反应。所以,当前比较主流的反应堆装置为固定床和流化床。
在流化床的实验中,催化剂加样品的组合较少。所以,以稻草秸秆为生物质样品,黏土为催化剂,在流化床反应器中进行催化裂化。
1.3 影响生物质热裂解产油的要素
生物质裂解所得到的主要是生物油和一些可燃气体以及生物炭。对生物质热裂解产生影响的要素有温度、加热环境、生物质的颗粒、固气相滞留期和生物质中的成分。
1.3.1 温度的影响
温度不同,生物油的产品组成和气体的组分差异巨大。一般来说,低于500℃为慢速热裂解,生物炭是其主要成分;在500℃~650℃之间为中温热裂解,生物油是其主要成分;大于700℃为快速热裂解,气体是其主要成分。
1.3.2 固气相滞留期
在影响生物质热裂解的众多要素中,固气相滞留期对热裂解产油影响较明显。如果固气相滞留期过长,热裂解得到的产物可能会与反应炉中的某些物质反应,进行二次热裂解,这一反应会对最终产量的结果造成一定的影响。
1.3.3 生物质原料特性
不仅生物质的种类、形状而且生物质的颗粒大小对热裂解产油影响很大,有实验表明,产油量最大是在颗粒直径在低于0.5mm时取得。
1.3.4 压力
固气相滞留期还与一个因素有关,那就是压力。压力要适中,压力太大或太小,固气相滞留期都会因此变得过长,二次裂解也就更容易发生。因为压力对热裂解产油影响较大,所以调节好压力就显得格外重要。
1.3.5 升温速率
如果升温速度比较慢,对生成碳比较有帮助;如果升温速度比较快,对生成油和气比较有帮助,所以升温速度也是一个重要因素。
1.4 我国生物质热裂解产油
我国生物质利用技术获得了长足的进步。并且在2013年,首架使用生物燃油的飞机试飞成功。中国成为美、法、芬兰之后,第四个拥有该技术的国家。该技术的主要原理是利用生物质原料,通过一系列化学反应转化成生物柴油等高附加值产品。这项技术不仅发展较为迅速,而且能够解决地沟油回流餐桌等问题。现在面临的主要困境是成本过高,希望能在工业化生产中解决。

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