固定床中纤维素热解及其焦油裂解机理研究.pdf

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1、第42卷第4期燃料化学学报Vo1．42NO．42014年4月JournalofFuelChemistryandTechnologyApr．2014文章编号：0253-2409(2014)0414-06固定床中纤维素热解及其焦油裂解机理研究李帅丹，陈雪莉，刘爱彬，王立，于广锁(华东理工大学煤气化及能源化工教育部重点实验室上海煤气化工程技术研究中心，上海200237)摘要：研究了500900℃条件下微晶纤维素在固定床中的热解过程；分别采用气质联用(GC—MS)和气相色谱分析了热解过程中生成的焦油和不可凝气体。结果表明，随热解温度升高，焦油产率减少、气体产率升高、焦

2、产率略微下降，同时CO、CH4和H的产率明显升高，而CO：的产率变化不明显。焦油主要由二次反应产生，不可凝气体则由一次热解产物和二次热解产物共同产生。使用Gaussian09软件对热解过程进行了模拟，发现纤维素分子在热解过程中首先分解为纤维素单体，然后纤维素单体上的羟基官能团优先脱除，生成的中间产物重组生成焦油。随热解温度升高，焦油中醚、醇、酸等化合物分解成自由基，自由基间发生重组、结合，导致烯烃和炔烃增多以及不可凝气体含量的升高。关键词：纤维素；热解；焦油；机理；模拟中图分类号：TK6文献标识码：AMechanismofcellulosepyrolysisa

3、ndtardecompositioninafixedbedreactorLIShuai—dan，CHENXue．1i，LIUAi—bin，WANGLj，YUGuang．SUO(KeyLaboratoryofCoalGasificationandEnergyChemicalEngineeringofMinistryofEducation，ShanghaiEngineeringResearchCenterofCoalGasification，EastChinaUniversityofScienceandTechnology，Shanghai200237，China

4、)Abstract：Cellulosepyrolysiswasstudiedinafixedbedreactorat500～900oC；thetarandgaseousproductswereanalyzedbyGC-MSandgaschromatograph，respectively．Theresultsshowedthattheyieldofgaseousproductsincreasesandthatoftarandchardecreaseswiththeincreaseofpyrolysistemperature；theyieldofCO。CHandH

5、，isincreasedsignificantly，whiletheyieldofCO，isalmostnotaltered．Tarisgeneratedbythesecondaryreactions，whilethenon—condensablegasesaregeneratedbyboththeprimaryandsecondarypyrolysisproducts。ThemechanismoftardecompositionwasconsideredthroughcalculationwithGaussian09，whichsuggeststhatcel

6、luloseiscleavedintocellulosemonomeratthebeginningofpyrolysisprocess．Thehydroxyfunctionalgroupsareremovedfromcellulosemonomerpreferentially。andthentheintermediatesarereformedintotar．Withtheincreaseoftemperature，ethers，alcohols，acidsandothercompoundsintararedecomposedintofreeradicals；

7、theamountsofalkenes，alkynesandnon—condensablegasesformedarethenincreasedbecauseofthereformationoffreeradicalsathightemperature．Keywords：cellulose；pyrolysis；tar；mechanism；calculation生物质作为最重要的一次能源之一，因其可再葡萄糖再经过脱水和异构化等反应生成各类物生性、二氧化碳零排放等优点，可以有效缓解全球变质_5j。在高温下，左旋葡萄糖发生二次反应并对最暖的问题¨J。目前，生物质气化

8、技术作为一种洁终热解产物具有显著影响J