生物質(zhì)富氮熱解聯(lián)產(chǎn)含氮化學(xué)品的實驗研究.pdf

1、生物質(zhì)能作為可再生能源，在利用過程中，具有能量密度小，收集困難，難于粉碎等缺點嚴(yán)重制約了其規(guī)?；瘧?yīng)用。生物質(zhì)熱解是一種有前景的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)，它可以得到氣液固三態(tài)產(chǎn)物；將生物質(zhì)經(jīng)過熱解轉(zhuǎn)化成高值產(chǎn)品是生物質(zhì)資源化利用的重要發(fā)展方向。
　　本文著眼于生物質(zhì)富氮熱解聯(lián)產(chǎn)高值含氮油和碳這一目的，選取了兩種不同的富氮熱解方式，第一種方式為以木屑為原料在尿素的浸漬下使生物質(zhì)表面含有大量的氮素，在固定床中進(jìn)行熱解制取目標(biāo)產(chǎn)物，第二種富氮方式為

2、在熱解過程中在線引入氨氣，選取原料為木屑和玉米稈。本文以這兩種富氮方式為主線，在固定床臺架上進(jìn)行了相關(guān)實驗，為生物質(zhì)高值化利用提供理論基礎(chǔ)。
　　首先是選取了木屑為研究對象，使用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的尿素溶液對樣品進(jìn)行預(yù)處理，在TG-FTIR實驗裝置上進(jìn)行了尿素的熱解實驗，并研究其氣體產(chǎn)物釋放特性，在固定床上進(jìn)行了不同溫度下的熱解實驗，同時進(jìn)行了550℃下不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的尿素溶液浸漬木屑樣的熱解實驗，熱重紅外結(jié)果顯示尿素在160℃下開始熱解

3、，產(chǎn)物為CO2和NH3，NH3的釋放在503s時達(dá)到峰值，CO2的釋放則出現(xiàn)了兩個峰，且在957s時達(dá)到最大。木屑浸漬尿素過后熱解的生物油中含氮化學(xué)品包括少量的酰胺類物質(zhì)和含氮雜環(huán)，熱解焦炭表面含有大量的含氮結(jié)構(gòu)包括C-N和C=N官能團，隨著溫度的增加焦中的含氮量在逐漸減小，油中的含氮量在增加說明高溫有利于氮向油中轉(zhuǎn)移。
　　通過PY-GC/MS研究了單組分纖維素和木質(zhì)素的尿素浸漬熱裂解實驗，選取了不同的升溫速率、不同的溫度和不同

4、浸漬比例下的實驗，GC/MS分析結(jié)果中出現(xiàn)了吡咯、腈類和噁唑烷酮等含氮物質(zhì)，且含氮產(chǎn)物都是在高溫下生成，隨著溫度的升高含氮產(chǎn)物的含量在升高。木質(zhì)素在不同溫度下熱裂解產(chǎn)物含氮產(chǎn)物比較少，這可能是與木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。纖維素在不同的升溫速率下熱裂解產(chǎn)物有很大的區(qū)別，在低升溫速率5℃/min條件下，熱解產(chǎn)物至檢測出了疊氮化氫和尿素分子，可能是低升溫速率下不利于揮發(fā)份和尿素的交互反應(yīng)發(fā)生。
　　最后在氨氣氣氛下進(jìn)行了了木屑和玉米稈的熱解實

5、驗，研究不同溫度和停留時間以及不同載氣流量下工況，使用GC-MS分析得到了木屑和玉米稈熱解油中包含了大量的含氮物質(zhì)，達(dá)到80％以上，溫度和載氣流量對油中的組分有顯著的影響，隨著溫度和流量的增加玉米稈和木屑表現(xiàn)出了不同的規(guī)律。對于玉米稈來說溫度增加，在850℃、流量為200ml/min工況時生物油含氮物質(zhì)最多；木屑則是在850℃、流量為600ml/min下含氮物質(zhì)產(chǎn)率最大。不同溫度和時間下熱解的焦炭表面的最高含氮量都出現(xiàn)在850℃；XPS