不同气氛下木质素高温热裂解特性的实验研究

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1、万方数据学校代号：10536学号：11106020584密级：公开长沙理工大学硕士学位论文不同气氛下木质素高温热裂解特性的实验研究学位申请人姓名唐世斌导师姓名及职称曹小玲副教授所在学院能源与动力工程学院专业名称热能工程论文提交日期2014生04旦论文答辩日期2Q!垒生Q5旦22旦答辩委员会主席龚金科塾握万方数据Experimentalstudyonligninpyrolysischaracteristicsofhigh—temperatureindifferentatmospherebyTANGShibinB．E．(Uni

2、versityofSouthChina)201AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringThermalEngineeringChangshaUniversityofScience&TechnologySupervisorAssociateProfessorCaoXiaolingApril，2014万方数据长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所

3、取得的研究成果。除了文中特另tl；DN以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：撕够月矽日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本

4、学位论文。本学位论文属于l、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“4”)作者签名：库嗽刷醛轹声比日期：≥肌证年眇广月巧日，日期：加rf年d-月力罗日万方数据摘要随着化石燃料的日益短缺和环境污染的日趋严重，生物质能的开发和利用逐步引起了全世界的广泛关注。生物质热裂解技术是一种独立高效的生物质能利用方式，木质素作为生物质的重要组成成分，对木质素在不同气氛下的热裂解特性研究有利于提高我国生物质能的转换和利用效率，同时有助于理解生物质在不同气氛下的热裂解／气化规律。本文依托国家自然科学基金项目(51

5、276023)“基于量子化学理论的生物质高温空气／蒸汽气化微反应机理研究”，对木质素在不同气氛下的热裂解行为进行了系统的研究。本文主要研究工作如下：(1)对木质素的结构进行了研究。利用傅里叶红外光谱仪对木质素的微观结构进行了分析，结果表明：在1138cm‘1处的是愈疮木酚型芳香核C．H平面变形、1217cm。处的是紫丁香基芳香核C．O、C．C、C=O伸缩振动、在734cm-1873cm。1处的是独有的芳香族官能团以及对应于1266cm’1和3432cm’1处的是甲氧基官能团，这为深入揭示木质素在不同气氛下的热裂解特性做准备

6、。(2)木质素在氦气气氛下的热裂解研究。对TG．GC／MS的联用提出了一种新的见解，利用热重．气相色谱／质谱联用仪分析了木质素在氦气气氛、不同升温速率下的热裂解特性，结果表明：在该气氛下，随着升温速率的增加，三个阶段的最大失重率所对应的温度依次滞后，存在2个主要失重峰，分别位于315℃和690℃左右；升温速率对挥发分析出阶段的机理模型的选择没有影响，其热裂解反应机理是一级反应控制机理，随着升温速率的增加，该阶段的平均活化能变化没有呈现出明显的规律，其值约为54kJ／mol～63．1kJ／mol；该气氛下CO和C02的产生规

7、律有所差别，在不同温度下分别达到各自峰值，并且在不同温度段下气体产生的机理也各不相同，CH4的产生可以分为低温段和高温段两部分，H2的产生主要来源于木质素中芳香烃环的断裂和重整。(3)木质素在氧气气氛下的热裂解研究。利用热重分析仪分析了木质素在不同氧浓度下的热裂解特性，结果表明：在氧气气氛下，其热裂解过程可分为脱水、氧化热裂解以及焦炭氧化三个阶段；氧气能够促进挥发分的析出，加快氧化热裂解速率和焦炭氧化速率，随着氧浓度的增加，各个阶段的最大失重率所对应的温度依次提前；氧气能够明显的改变木质素的反应热，在氮气气氛下吸热峰和放热

8、峰都不明显，而在氧气气氛下有2个吸热峰和3个放热峰，并且其热裂解过程中的总热量是随着氧浓度的增加而增大的；在同一氧浓度下三个阶段的活化能是逐渐升高的，焦炭氧化阶段的活化能随着氧浓度的升高而升高，但是脱水阶段和氧化热裂解阶段却没有这种规律；采用Caots．Redfern万方数据积分方法，结合国内外研究成果