含油微藻熱裂解機(jī)理與工藝條件研究.pdf

1、本文利用熱重分析技術(shù)和其他分析手段從對(duì)幾種常見(jiàn)微藻生物質(zhì)與含油微藻?；锏臒峤馓匦院Y選開(kāi)始，探究微藻類(lèi)生物質(zhì)的普遍熱解特性，從中篩查適合熱解液化制生物油的微藻種類(lèi)。采用模型化合物考察了微藻生物質(zhì)內(nèi)三大主要組分的熱解特性，研究結(jié)果可對(duì)任意組分配比的微藻生物質(zhì)熱解特性理論上做出預(yù)測(cè)，從而取代大量實(shí)驗(yàn)，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。以選出的小球藻和含油微藻為研究樣品，詳細(xì)探究了他們的熱解機(jī)理和動(dòng)力學(xué)，并重點(diǎn)對(duì)比了兩者不同組分含量所造成的影響。依據(jù)前面研

2、究?jī)?nèi)容，用管式爐反應(yīng)器對(duì)小球藻和含油微藻考察了實(shí)驗(yàn)條件對(duì)熱解反應(yīng)的影響，對(duì)所得生物油組分做了分析，并對(duì)樣品原樣和殘?zhí)康淖兓隽思t外分析。從熱解機(jī)理與工藝條件上對(duì)微藻生物質(zhì)熱解做出了系統(tǒng)研究。所得的主要結(jié)論如下：
　　1、微藻生物質(zhì)原料中含有大量揮發(fā)分，熱解過(guò)程可以分為干燥失水、劇烈失重、緩慢炭化三個(gè)階段，揮發(fā)分初始析出溫度和熱解溫度低于木質(zhì)生物質(zhì)，主要是由于兩類(lèi)生物質(zhì)主要組分的差別而造成；小球藻、微擬球藻、螺旋藻和含油微藻模化物四

3、種原料中，含油微藻和小球藻的熱解特性突出；微藻生物質(zhì)熱解潛力高于木質(zhì)生物質(zhì)；含油微藻的熱解失重率最大值所對(duì)應(yīng)溫度高于普通微藻，4種微藻熱解主反應(yīng)階段的熱解反應(yīng)機(jī)理函數(shù)都可由二級(jí)反應(yīng)模型來(lái)描述。
　　2、以蛋白質(zhì)粉、花生油、淀粉為微藻內(nèi)主要組分模擬物進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)研究，三個(gè)組分熱解過(guò)程相似，都可分為脫水干燥、迅速失重、緩慢失重三個(gè)階段；熱解參數(shù)有很大不同，糖類(lèi)和蛋白質(zhì)熱解速率峰值對(duì)應(yīng)溫度在300℃左右，油脂在400℃左右，三者各自主要

4、裂解區(qū)間為大豆蛋白200-500℃，淀粉280-400℃，花生油330-480℃；隨升溫速率升高，三者整體熱解過(guò)程向高溫側(cè)移動(dòng)，最大析出速率隨升溫速率升高而迅速增大；對(duì)比三者活化能結(jié)果大小，三者熱穩(wěn)定性順序?yàn)榛ㄉ?淀粉>大豆蛋白；利用Popescu法計(jì)算了各自的的熱解機(jī)理函數(shù)為：大豆蛋白f(α)=α，淀粉(此處公式省略),花生油（此處公式省略）。
　　3、含油微藻與小球藻的熱解過(guò)程主要分為三個(gè)主要階段，且溫度劃分區(qū)間沒(méi)有很大差別

5、，但最終殘余量與熱解特性參數(shù)（失重速率峰值Dmax、失重率峰值對(duì)應(yīng)溫度Tmax、熱解產(chǎn)物釋放指數(shù)r等）有很大不同；組分含量與升溫速率對(duì)生物質(zhì)熱解行為有很大影響，含油微藻的最大失重速率、熱解失重速率峰值對(duì)應(yīng)溫度都比小球藻高，小球藻和含油微藻熱解過(guò)程都隨升溫速率升高而向高溫區(qū)移動(dòng)；熱重-紅外聯(lián)用技術(shù)表明兩種生物質(zhì)熱解產(chǎn)物復(fù)雜，熱解析出過(guò)程與TG-DTG曲線(xiàn)變化趨勢(shì)吻合，含油微藻析出情況比小球藻劇烈；利用FWO法和KAS法兩種方法計(jì)算了動(dòng)力學(xué)

6、參數(shù)，并采用比較成熟的多重掃描速率法計(jì)算了最佳機(jī)理函數(shù)，結(jié)果表明：兩種生物質(zhì)活化能隨反應(yīng)程度加深而增大，在主要反應(yīng)階段，小球藻可以用（此處公式省略）來(lái)描述，含油微藻可用（此處公式省略）。
　　4、在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下考察了溫度和時(shí)間對(duì)小球藻和含油微藻熱解產(chǎn)物的影響，在兩種生物質(zhì)熱解過(guò)程中均存在一使生物油產(chǎn)量最大最佳溫度和最佳時(shí)間；對(duì)生物油化學(xué)成分進(jìn)行了氣質(zhì)聯(lián)用分析，結(jié)果表明：兩種生物油組分種類(lèi)繁多且相似，但在含量上含油微藻油中油類(lèi)衍生物