(完整版)花生壳生物质热解特性研究毕业设计

谷壳生物质的热解特性与应用研究引言随着全球能源需求的增长和对可再生能源的迫切需求，生物质资源作为一种可再生能源受到了广泛关注。

谷壳作为农作物的副产品，具有丰富的生物质资源潜力。

利用谷壳进行热解可以将其转化为有用能源和化学品。

本文将介绍谷壳生物质的热解特性以及其应用研究进展。

一、谷壳生物质的热解特性谷壳生物质的热解是指在高温条件下，将谷壳中的有机物转化为固体、液体和气体等产物的过程。

热解过程主要涉及热解温度、反应时间和反应气氛等因素。

1. 热解温度热解温度是谷壳生物质热解过程中最重要的参数之一。

研究表明，随着热解温度的升高，生物质中的半纤维素、木质素和纤维素等成分会发生裂解和分解反应。

适宜的热解温度能够提高产物的收率和质量。

2. 反应时间反应时间是指热解过程中保持一定的温度下所需的时间。

较长的反应时间有助于充分转化谷壳生物质中的有机物质，但过长的反应时间可能会导致产物的降解和热损失。

因此，选择适当的反应时间对于提高热解产物的质量和产率非常重要。

3. 反应气氛反应气氛是指热解过程中的气氛条件。

常见的反应气氛包括惰性气体、氮气和空气等。

适宜的反应气氛可以控制热解反应的速率和产物的组成。

氮气通常被用作反应气氛，可降低产物中的氧含量，防止氧化反应的发生。

二、谷壳生物质热解产物的应用研究1. 固体炭固体炭是谷壳生物质热解的主要产物之一。

它具有良好的化学稳定性和高碳含量，是一种重要的能源来源。

固体炭可以用作燃料，用于发电、供热和工业生产等领域。

此外，固体炭还可以用作吸附剂，用于废水处理和气体净化等环境保护领域。

2. 液体燃料谷壳生物质热解还可以产生液体燃料，如生物油和生物焦油。

生物油是一种高能量密度的液体燃料，可以用作代替石油燃料的可再生能源。

生物焦油可以用于制备化学品和材料，如沥青、涂料和碳纤维等。

3. 产气谷壳生物质热解还可以产生大量可燃气体，如甲烷、一氧化碳和氢气等。

这些气体可以用作燃料，用于发电、加热和炼化等领域。

第1篇一、实验目的本次实验旨在通过生物质快速裂解技术，将生物质原料转化为热解气体、液体和固体产物，从而了解生物质快速裂解的原理、过程和产物特性。

实验过程中，我们将重点观察裂解产物的组成、产率以及热解过程中的一些关键参数。

二、实验原理生物质快速裂解是一种将生物质原料在高温、无氧或低氧条件下进行热解反应，将生物质转化为气体、液体和固体产物的过程。

该过程主要包括热解和冷凝两个阶段。

在热解阶段，生物质原料在高温作用下发生分解，产生热解气体和焦油等产物；在冷凝阶段，热解气体在低温条件下冷凝，生成液体和固体产物。

三、实验材料与设备材料：1. 生物质原料：玉米秸秆、木材屑等2. 反应器：快速裂解反应器3. 冷凝器：冷凝管、冷凝罐等4. 分析仪器：气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）、液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）、红外光谱仪（IR）等设备：1. 热重分析仪（TGA）2. 气相色谱仪（GC）3. 液相色谱仪（LC）4. 红外光谱仪（IR）5. 水分测定仪6. 灰分测定仪四、实验步骤1. 生物质样品预处理：将生物质原料进行干燥、研磨，使其粒度均匀，以便于后续实验。

2. 快速裂解实验：a. 将生物质样品置于快速裂解反应器中，设置合适的裂解温度（例如：500℃）、反应时间（例如：2分钟）和加热速率（例如：10℃/分钟）。

b. 启动反应器，开始生物质快速裂解实验。

3. 产物收集与分离：a. 将裂解产物导入冷凝管，使气体冷凝成液体和固体产物。

b. 收集冷凝产物，并进行分离。

4. 产物分析：a. 对热解气体进行气相色谱-质谱联用分析，确定气体产物的组成和产率。

b. 对液体产物进行液相色谱-质谱联用分析，确定液体产物的组成和产率。

c. 对固体产物进行红外光谱分析，确定固体产物的结构。

5. 数据整理与分析：对实验数据进行整理和分析，评估生物质快速裂解技术的可行性和效果。

五、实验结果与分析1. 热解气体产物分析：a. 气相色谱-质谱联用分析结果表明，热解气体主要成分为烃类、氧烃类、氮烃类等。

生物质材料的热解特性及应用研究在当今能源和环境问题日益严峻的背景下，生物质材料作为一种可再生资源，其热解特性及应用研究备受关注。

生物质材料的热解不仅为我们提供了一种获取能源的新途径，还在材料制备、环境保护等领域具有重要的应用价值。

生物质材料，顾名思义，是由生物体产生的有机物质，包括农业废弃物（如秸秆、稻壳等）、林业剩余物（如树枝、木屑等）、能源作物（如芒草、柳枝稷等）以及有机生活垃圾等。

这些材料来源广泛、数量巨大，如果不能得到合理利用，不仅是资源的浪费，还可能对环境造成污染。

而通过热解技术，可以将其转化为有价值的产品。

热解过程中，生物质材料在缺氧或无氧的条件下受热分解，产生气体、液体和固体产物。

气体产物主要包括一氧化碳、氢气、甲烷等可燃性气体，可作为燃料用于发电、供热等；液体产物通常被称为生物油，具有较高的能量密度，经过进一步提质处理后可用于替代传统的燃油；固体产物则是生物炭，具有丰富的孔隙结构和较大的比表面积，在土壤改良、污染物吸附等方面表现出色。

不同类型的生物质材料，其热解特性存在显著差异。

例如，木质类生物质（如木材）通常具有较高的纤维素和木质素含量，热解过程相对较为缓慢，产生的气体和液体产物相对较少，而生物炭的产率较高。

而草本类生物质（如秸秆）则纤维素含量较高，热解速度较快，气体和液体产物的产率相对较高。

此外，生物质材料的颗粒大小、含水量、加热速率等因素也会对热解过程和产物分布产生影响。

在热解工艺方面，常见的有慢速热解、快速热解和催化热解等。

慢速热解通常在较低的加热速率和较长的停留时间下进行，有利于提高生物炭的质量和产率。

快速热解则采用较高的加热速率和较短的停留时间，以获得更多的生物油。

催化热解则是通过添加催化剂来改变热解反应路径，提高目标产物的选择性和质量。

生物质材料热解的应用领域十分广泛。

在能源领域，热解产生的气体和生物油可以作为替代能源，减少对传统化石能源的依赖，降低温室气体排放。

生物炭还可以用于制备固体燃料，提高能源利用效率。

生物质热解实验报告
以下是一份简单的生物质热解实验报告，供参考：
实验目的：探究不同种类的生物质在不同温度下的热解特性。

实验材料：木材、竹子、秸秆、玉米芯等多种生物质材料。

实验设备：管式炉、热重分析仪、傅里叶变换红外光谱仪等。

实验步骤：
1、将不同种类的生物质材料分别粉碎成不同大小的颗粒，并按照一定比例混合。

2、将混合物放入管式炉中，按照不同的温度和时间进行热解实验，分别记录下不同温度下的热解产物和热解特性参数。

3、对热解产物进行热重分析和傅里叶变换红外光谱分析，以进一步了解热解产物的化学成分和结构。

实验结果：
不同种类的生物质在不同温度下的热解特性有所不同，其中以秸秆的热解产物最为复杂，而木材的热解产物相对较为单一。

在较低温度下，热解产物主要为挥发性有机物，随着温度的升高，热解产物中的固体产物逐渐增多，其中以竹
炭的固体产物最为丰富。

在较高温度下，热解产物中的气体产物逐渐减少，而液体和固体产物则逐渐增多，其中以玉米芯的固体产物最为丰富。

通过对热解产物进行傅里叶变换红外光谱分析，可以进一步了解热解产物的化学成分和结构。

例如，在热解温度为500℃时，秸秆的热解产物中可以检测到较强的C-H键和芳香族环化物，说明热解产物中含有较多的挥发性有机物。

而在热解温度为800℃时，秸秆的热解产物中可以检测到较强的C=O键和C-O键，说明热解产物中含有较多的芳香族化合物和羟基化合物。

结论：
通过对不同种类的生物质在不同温度下的热解特性进行实验研究，可以了解不同生物质在热解过程中的化学变化和产物组成，对于生物质能源的开发利用具有重要的意义。

2016年第9期（下半月）Nong Min Zhi Fu Zhi You 农民致富之友145财经◎试验报告引言近年来，我国水系受到严重地污染，其中，河流水体中重金属污染受到了人们的广泛关注，归因于重金属的毒性特点以及在环境、动植物乃至人体中的累积效应[1]，我国是农业大国，每年产生的农业废弃物数量巨大，如果对其不进行妥善处理，会严重地造成环境污染，如秸秆焚烧所带来的大气污染，以及资源浪费。

而且，我国的其他生物质资源也相当丰富，众多吸附材料，热解生物炭具有来源广泛，成本低，吸附效果显著而被大家广泛的使用 [2,3]。

本文通过研究总结不同生物质原料在一定的温度下解热得到的生物炭对水体中各重金属离子的吸附效果，以为未来的环境水体污染研究提供一些理论参考。

1　生物炭去除水体重金属离子效果的比较分析1.1　来源于稻壳生物质的生物炭通过对来源于希腊北部的稻谷工厂搜集来的稻壳生物质在300℃下进行热解得到稻壳生物炭。

稻壳生物质水分、灰分、挥发分和固定碳所占的百分比分别为10.1%、17.4%、81.6%和1.0%，稻壳生物炭的比表面积为155.51 m 2g -1。

通过将稻壳生物炭加入水体中对各重金属离子进行吸附，各重金属离子的浓度显著降低，从而降低了污染水体中重金属的生态风险。

与对照中重金属As 的浓度（90μg/L ）相比，向水溶液中加入稻壳生物炭后，重金属As 的浓度显著的下降了25%。

与重金属As 浓度下降的幅度相比，向水溶液中加入稻壳生物炭后，重金属Cr （Ⅵ）的浓度较原溶液中C r （Ⅵ）的浓度（190μg/L ）小幅下降了18%。

此外，当向水溶液中加入稻壳生物炭后，重金属C r （ Ⅲ）的浓度较初始溶液中C r （Ⅲ）的浓度185μg/L 显著下降了42%。

以上表明，虽然稻壳生物炭的比表面积（155.51m 2/g ）很大，但相比于其他吸附剂，稻壳生物炭对重金属离子Cr 和As 的去除率并不是很高（＜50%），因此，暗示着水体中重金属钝化的主要机制可能为生物炭和金属阳离子的静电作用以及金属沉淀。

生物热解可行性研究报告一、生物热解原理及技术发展现状生物热解是将生物质材料在高温、无氧或低氧条件下分解为气体、液体和固体产物的过程。

这一过程分为三个阶段：干馏阶段、气体化阶段和炭化阶段。

在干馏阶段，生物质材料中的挥发性有机物被释放并分解为气体和液体产物；气体化阶段是指挥发性有机物被热分解为气体产物的过程；炭化阶段是指不易挥发的有机物发生热解，产生固体残渣。

生物热解产物主要包括生物油、生物炭和生物气。

生物热解技术发展于20世纪70年代，经过近半个世纪的发展，已经取得了显著的进展。

目前，已经有多种生物热解工艺被广泛应用，包括快速热解、缓慢热解、压力热解等。

这些工艺可以根据生物质材料的性质和使用需求进行选择，实现高效、可持续的生物质资源利用。

二、生物热解技术在能源开发中的应用生物热解技术在能源开发中具有重要的应用前景。

生物油是生物热解的主要产物之一，可以作为生物柴油的原料，用于替代传统石油燃料；生物炭是一种具有良好吸附性能的固体炭材料，可以用于土壤改良、污水处理和能源生产等领域；生物气是一种可再生的天然气替代品，可以用于发电、供热和燃料气等方面。

生物热解技术的应用还可以减少对传统燃料的需求，降低对矿物资源的开采和使用，有利于环境保护和生态平衡的维护。

因此，生物热解技术在能源领域的应用前景广阔，有望成为未来可持续发展的重要技术之一。

三、生物热解技术在环境保护中的应用除了在能源开发领域，生物热解技术还可以在环境保护方面发挥重要作用。

生物热解可以将生物质资源有效地利用，减少生物质废弃物的排放和对环境的污染，有利于减缓气候变化和改善环境质量。

此外，生物热解产生的生物炭可以用于土壤改良，提高土壤肥力和固碳能力，有助于减少化肥的使用和减缓土壤侵蚀。

生物热解产生的生物气可以替代传统燃气，减少对石油资源的依赖，有利于降低温室气体排放和改善大气环境。

综上所述，生物热解技术在生物质资源利用、能源开发和环境保护方面具有重要的应用前景。

花生剥壳器毕业设计花生剥壳器毕业设计在现代社会，科技的快速发展给人们的生活带来了诸多便利。

然而，有些看似简单的问题却一直没有得到解决，比如花生剥壳这个看似简单但实际操作起来却颇为繁琐的任务。

为了解决这个问题，我决定以花生剥壳器为毕业设计的主题，通过研究和设计一款高效、智能的花生剥壳器，来提高人们的生活质量。

首先，我对花生剥壳的原理进行了深入的研究。

花生外壳坚硬，内部的果仁却是柔软的。

传统的剥壳方法往往需要用手指或者工具将外壳一点点地剥开，费时费力。

因此，我决定设计一款机械剥壳器，通过机械力量来实现剥壳的过程。

其次，我进行了市场调研，了解了目前市面上已有的花生剥壳器。

发现现有的产品大多存在剥壳不完整、剥壳速度慢、操作复杂等问题。

因此，我确定了设计目标：剥壳完整、剥壳速度快、操作简单。

在进行设计之前，我首先进行了材料的选择。

考虑到花生剥壳器需要具备一定的强度和耐磨性，我选择了不锈钢作为主要材料。

不锈钢具有耐腐蚀、耐磨损的特点，能够满足花生剥壳器的使用要求。

接下来，我开始设计花生剥壳器的结构。

为了提高剥壳的效率，我决定采用旋转剥壳的方式。

通过将花生放入剥壳器的容器中，容器内部设有锯齿状的刀片，当容器旋转时，刀片与花生外壳摩擦产生力量，从而迅速将外壳剥离。

为了确保剥壳的完整性，我还设计了一个可调节的刀片间距，可以根据花生的大小进行调整，以适应不同尺寸的花生。

为了提高用户的使用体验，我还加入了一些智能化的设计。

首先，我在花生剥壳器上加入了触摸屏，用户可以通过触摸屏来选择剥壳的模式和速度。

其次，我还设计了一个自动排渣装置，可以将剥离后的花生外壳自动排出，避免了用户清理的麻烦。

最后，我还加入了一个智能感应装置，可以根据花生的大小和硬度自动调整剥壳的力度，确保剥壳的完整性。

经过一段时间的设计和改进，我成功地完成了花生剥壳器的设计。

在测试中，我发现这款剥壳器不仅能够快速剥离花生外壳，而且剥壳的完整性也得到了有效保证。

农业废弃物花生壳热解气化利用研究李㊀钢ａꎬ王㊀珏ｂꎬ邓天天ａ(河南工程学院ａ.资源与环境学院ꎻｂ教务处ꎬ郑州㊀４５１１９１)摘㊀要:探讨了农业废弃物花生壳作为生物质能利用的可能性ꎮ在实验室对花生壳进行热解试验ꎬ揭示了花生壳热解产气规律ꎮ结果表明ꎬ花生壳热解产生的两种主要可燃气:氢气浓度随着热解温度的升高迅速增加ꎬ当温度为１０００ħ时氢气浓度４７％ꎻ甲烷浓度随热解温度的升高而显著升高ꎬ并在７００ħ时有最大值ꎬ随后降低ꎮ同时ꎬ利用化学一级反应动力学模型计算得到花生壳热解气化动力学参数活化能Ｅ＝５３.１１ｋＪ/ｍｏｌꎮ关键词:农业废弃物ꎻ花生壳ꎻ热解ꎻ气化中图分类号:Ｓ２１６㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ文章编号:１００３－１８８Ｘ(２０１９)０７－０２５４－０４０㊀引言目前ꎬ关于我国的一次能源现状有这样一组数据 中国石油㊁天然气㊁煤炭人均储量仅为世界水平的７.７％㊁７.１％和５８.６％ꎬ以现在的开采能力和探明储量测算ꎬ中国煤炭㊁石油㊁天然气可开采年限仅剩下８０㊁１５㊁３０年ꎬ而世界水平是２３０㊁４５㊁６１年[１－３]ꎮ因此ꎬ我国的一次能源面临严峻的挑战ꎬ寻找可替代能源迫在眉睫ꎬ而生物能源因其可再生性好㊁现存量大等优点可以作为较好的替代能源备选[４]ꎮ全世界每年通过光合作用生成的生物质大约有１２００亿ｔꎬ目前只有１％被利用作为能源[５]ꎮ在我国生物质能源是仅次于煤的第二大能源ꎬ农业废弃物是生物质资源的重要组成ꎬ主要由Ｃ㊁Ｈ㊁Ｏ㊁Ｎ㊁Ｓ等元素构成ꎬ通过光合作用利用ＣＯ２㊁水和太阳光生成ꎻ作为能源使用后ꎬ产生的ＣＯ２又可以被农作物再吸收ꎬ从而达到能源利用系统ＣＯ２净排放为零的目的ꎮ由此可见ꎬ充分地清洁利用生物质能还可以有效缓解ＣＯ２排放造成的温室效应[６]ꎮ我国是花生种植大国ꎬ播种面积约占我国农作物总播种面积的３％ꎬ种植规模在我国种植的农作物中排名第６位[７]ꎮ花生加工后产生的花生壳等农业废弃物每年的产量十分巨大ꎬ如对花生壳进行综合利用ꎬ将花生壳制作成农肥[８]㊁复合材料及活性炭[９]等ꎬ可以极大提高花生作物经济效益ꎮ收稿日期:２０１８－０４－２４基金项目:河南省科技厅科技发展计划科技攻关项目(１３２１０２２１０４６２)ꎻ河南工程学院博士基金项目(Ｄ２０１２００３)作者简介:李㊀钢(１９７８－)ꎬ男ꎬ河北唐山人ꎬ副教授ꎬ博士ꎬ(Ｅ－ｍａｉｌ)ｐｒｕｎａｒ４６３３９４２＠１６３.ｃｏｍꎮ表１列举了２００５－２０１５年我国花生的年产量ꎬ以及经过计算后的花生产生生物质能的数量ꎮ在表１中的废弃物生产率(干物质)取０.４ｔ/ｔ[１０]ꎬ能量换算系数(干物质ꎬ高位发热量)取６.０ＧＪ/ｔ[１０]ꎬ可能利用率取２５％[１１]ꎮ从表１中可以看出:近１０年间ꎬ我国花生种植情况是略有增加且产量相对稳定ꎬ花生加工后的废弃物量在年均为６０９ˑ１０４ｔ左右ꎬ换算成生物资源可能利用能量年均约９１４ＧＪꎬ生物能源蕴藏量十分可观ꎻ而且花生壳中的最大成分是粗纤维ꎬ含量６５.７％~７９.３％[１２]ꎮ经过工业分析则显示:花生壳中水分(Ｍａｄ)４.７６％㊁灰分(Ａｄ)１０.０５％及挥发分(Ｖｄａｆ)６２.９５％[１３]ꎬ可见花生壳的特点为水分含量较低的高挥发分生物质ꎬ具备能源化利用的客观物质基础ꎮ目前ꎬ生物质能利用技术主要有生物质气化技术㊁生物质发电和生物质液化技术[５]ꎮ本文主要是从花生壳热解气化利用角度进行初步阐述ꎮ１㊀花生壳热解气化试验１)花生壳收集后ꎬ洗净风干于５０ħ烘干并进行破碎处理ꎬ制备成２ｍｍ左右样品ꎮ２)试验样品量为２０ｇꎬ采用固定床热解反应装置ꎬ线性控温ꎮ热解气采用５Ａ色谱柱分析Ｈ２㊁ＣＨ４和ＣＯ气体体积含量ꎮ具体试验过程可参看文献[１４－１５]ꎬ试验结果如图１和图２所示ꎮ３)热解过程某一温度段产生的某种气体浓直观反映了该种气体在热解气中的含量ꎬ而某种气体产量则反映该气体生成的绝对数量ꎮ图１中的趋势线显示热解气的最大产量出现在４００ħꎬ共收集１.２５６ˑ１０３２０１９年７月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第７期ｍＬꎬ之后热解产气量逐渐趋缓ꎮ表１㊀２００５－２０１５年花生作物年产量及生物质能核算表Ｔａｂｌｅ１㊀Ｐｅａｎｕｔｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｂｉｏｍａｓｓｅｎｅｒｇｙ２００５－２０１５年份花生年产量/ˑ１０４ｔ∗年废弃物生产量/ˑ１０４ｔ年生物资源可能利用量/ˑ１０４ｔ生物资源年可利用能量/ＧＪ年生物能资源产能量/ＧＪ２００５１４３４.２５７３.７１４３.４８６０.４３４４１.６２００６１２８８.７５１５.５１２８.９７７３.４３０９３.６２００７１３０２.７５２１.１１３０.３７８１.８３１２７.２２００８１４２８.６５７１.４１４２.９８５７.４３４２９.６２００９１４７０.８５８８.３１４７.１８８２.６３５３０.４２０１０１５６４.４６２５.８１５６.５９３９.０３７５６.０２０１１１６０４.６６４１.８１６０.５９６３.０３８５２.０２０１２１６６９.２６６７.７１６６.９１００１.４４００５.６２０１３１６９７.２６７８.９１６９.７１０１８.２４０７２.８２０１４１６４８.２６５９.３１６４.８９８８.８３９５５.２２０１５１６４４.０６５７.６１６４.４９８６.４３９４５.６㊀㊀∗数据来源:国家粮油信息中心ｈｔｔｐ://ｗｗｗ.ｇｒａｉｎ.ｇｏｖ.ｃｎ/ｎｅｗｓＬｉｓｔＣｈａｎｎｅｌ/２０.ｊｓｐｘꎮ图１㊀花生壳热解产气量Ｆｉｇ.１㊀Ｔｈｅｙｉｅｌｄｏｆｐｅａｎｕｔｓｈｅｌｌｐｙｒｏｌｙｓｉｓｇａｓｅｓ图２㊀花生壳热解可燃气气体浓度Ｆｉｇ.２㊀Ｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅｇａｓｅｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｐｙｒｏｌｙｓｉｓｐｅａｎｕｔｓｈｅｌｌ在花生壳热解生成不可冷凝气体产物成分中ꎬ氢与甲烷是两种主要的可燃气ꎬ氢气浓度随热解温度升高而增加ꎮ由图２可以看出:当热解温度超过５００ħ之后ꎬ氢气浓度随着热解温度的升高迅速增加ꎬ且温度越高ꎬ热解产气中的氢气含量越高ꎻ当温度为１０００ħ时ꎬ氢气浓度４７％ꎮ可见ꎬ在花生壳热解反应中ꎬ高温有利于氢气浓度提高ꎬ即热解温度越高ꎬ具有较高活化能的焦油和其他裂解反应越易发生ꎮ生物质或焦油中的Ｃ－Ｈ键等断裂ꎬ从而使热解气中氢气所占比例升高ꎮ同时ꎬ热解气中氢气浓度变化还可能受碳气化反应和ＣＯ变换反应影响ꎬ如Ｃ＋Ｈ２ＯңＣＯ＋Ｈ２－１３１ｋＪ和ＣＯ＋Ｈ２ＯңＣＯ２＋Ｈ２－４４ｋＪꎬ这两种反应均为吸热反应ꎬ温度升高有利于其进行ꎮ可燃气甲烷浓度随热解温度升高呈现先升后降的变化趋势ꎬ在热解温度升至４００ħ之前几乎无甲烷产生ꎻ温度高于４００ħ时ꎬ甲烷浓度随热解温度的升高而显著升高ꎬ并在７００ħ时有最大值ꎬ随后降低ꎮ这与陈冠益[１６]㊁李爱民[１７]等学者得到生物质热解甲烷释放结论相一致ꎮ从３００ħ开始ꎬ随着热解温度升高ꎬ一氧化碳浓度开始迅速增加ꎬ在６００ħ时达到峰值浓度ꎬ随后热解释放的一氧化碳浓度趋于稳定ꎻ其他烃类气体在热解气２０１９年７月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第７期含量中均较低ꎮ花生壳热解后所得比重最大的是液相产品(３９.５％)ꎬ最少的是固相产物(２９.０％)ꎮ液相产物和气相产物的总产率某种程度上与热解物料挥发分相对应ꎮ对花生壳进行工业分析发现其挥发份含量较高(６２.９５％)ꎬ与试验结果相符合ꎮ试验中ꎬ花生壳的热裂解过程是连续进行ꎬ但大致可分为:干燥阶段(０~１５０ħ)ꎬ析出物料中的水分ꎬ几无气体产生ꎻ预热裂解阶段(１５０~３００ħ)ꎬ半纤维素等分解成ＣＯ２㊁ＣＯ和少量醋酸等物质ꎻ固体分解阶段(３００~６００ħ)ꎬ热裂解产物有醋酸㊁木焦油㊁甲醇㊁ＣＯ２㊁ＣＯ㊁ＣＨ４㊁Ｈ２等ꎻ深度分解阶段(６００ħ以上)ꎬＣ－Ｈ㊁Ｃ－Ｏ键进一步断裂ꎬ产物中固定碳含量增加ꎬ水分和燃料气(例如甲烷)在７５０~９００ħ会产生如下反应:ＣＨ４＋Ｈ２ＯңＣＯ＋３Ｈ２ꎬ而随着温度(达到１２００ħ)进一步的升高ꎬ甲烷还会进一步分解成碳单质和氢气ＣＨ４ңＣ＋２Ｈ２ꎮ此外ꎬ花生壳在热解过程中还可能发生以下热化学反应:ＣＯ２＋Ｃң２ＣＯꎬＣ＋２Ｈ２ңＣＨ４ꎬ２Ｃ＋Ｏ２ң２ＣＯꎬ２Ｈ２Ｏ＋ＣңＣＯ２＋２Ｈ２等等ꎮ２㊀花生壳热解动力学参数计算利用化学一级反应动力学模型[１８]计算花生壳热裂解反应动力学参数活化能Ｅ及频率因子Ａ值ꎮｌｎ－ｌｎ(１－α)Ｔ２＝－ＥＲＴ＋ｌｎＡ(１)式中㊀Ｅ 活化能(ｋＪ/ｍｏｌ)ꎻ㊀Ａ 频率因子(ｓ－１)ꎻ㊀Ｒ 气体常数[Ｊ/(ｍｏｌ Ｋ)]ꎬＲ＝８.３１４ꎻ㊀Ｔ 热力学温度(Ｋ)ꎻ㊀α 失重率ꎮ失重率为α＝Ｗ０－ＷＷ０－Ｗɕ＝ΔＷΔＷɕ(２)式中㊀Ｗ０ 试样的起始质量ꎻ㊀Ｗ Ｔħ(ｔ)时试样的质量ꎻ㊀Ｗɕ 试样的最终质量ꎻ㊀ΔＷ Ｔħ(ｔ)时试样的失质量ꎻ㊀ΔＷɕ 最大失质量ꎮ由此可得:花生壳在热解反应中活化能为Ｅ＝５３.１１ｋＪ/ｍｏｌꎬ频率因子为Ａ＝７.２６ˑ１０５ｍｉｎ－１ꎮ３㊀结论与探讨３.１㊀结论１)花生壳热解反应产生的热解气中:氢气浓度随着热解温度升高而增加ꎬ温度越高ꎬ热解产气中的氢气含量越高ꎻ当温度为１０００ħ时ꎬ氢气浓度４７％ꎻ甲烷浓度随热解温度升高呈现先升后降的变化趋势ꎬ并在７００ħ时有最大值ꎻ一氧化碳浓度开始迅速增加ꎬ在６００ħ时达到峰值浓度ꎬ随后热解释放的一氧化碳浓度趋于稳定ꎻ其他烃类气体均以ＣｘＨｙ计ꎬ在热解气的含量中均较低ꎮ２)利用一级反应动力学模型计算花生壳热解反应动力学参数Ｅ＝５３.１１ｋＪ/ｍｏｌ及频率因子Ａ＝７.２６ˑ１０５ｍｉｎ－１ꎮ３)花生壳含有较高的挥发分ꎬ所以在热解气化过程所得比重最大的是液相产品(３９.５％)ꎬ最少的是固相产物(２９.０％)ꎬ气态产物居中(３１.５％)ꎮ３.２㊀讨论１)我国花生种植面积分布十分广泛ꎬ但同时存在花生壳产生的季节性强和供应不稳定问题ꎬ这些因素均不利于花生壳的回收和集中利用ꎮ我国幅员辽阔ꎬ花生种植面积分布十分广泛ꎬ全国主要花生种植大省有河南(４８５.３ˑ１０４ｔ/年)㊁山东(３１９.４ˑ１０４ｔ/年)㊁河北(１２７.４ˑ１０４ｔ/年)㊁广东(１０９.９ˑ１０４ｔ/年)㊁安徽(９４.４ˑ１０４ｔ/年)等ꎬ且花生深加工地也不相同ꎬ目前这种情况十分不利花生壳等农业废弃产物回收和集中利用ꎮ２)利用花生壳等制备的清洁能源ꎬＨ２的贮存技术受限ꎮ花生壳作为生物能源通过热解或气化能够转化成清洁能源Ｈ２ꎬ利用现有的技术可以在１５０个标准大气压下对氢气进行贮存ꎮ但是在这样的贮存条件下ꎬ使用氢作为动力对交通工具是不现实的ꎮ例如ꎬ汽油的热值为３５ˑ１０６Ｊ/Ｌꎬ而６６００Ｌ的氢气(在１５０个标准大气压下ꎬ体积为４４Ｌ)包含的热值是６９ˑ１０６Ｊꎬ只相当于２Ｌ汽油能提供的动力ꎮ所以ꎬ想完全使用氢作为动气ꎬ需要大力提高氢的贮存技术ꎮ参考文献:[１]㊀ＦｏｏｄａｎｄＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ.ＦＡＯＳｔａｔｉｓｔｉｃａｌＹｅａｒｂｏｏｋ２００５－２００６Ｖｏｌｕｍｅ１ａｎｄ２[Ｚ].２００６.[２]㊀赖向军ꎬ戴林.石油与天然气:机遇与挑战[Ｍ].北京:化学工业出版社ꎬ２００４.[３]㊀十届全国人大常委节能执法检查组.我国节能工作考察报告[Ｒ].北京:２００７.[４]㊀张霞ꎬ蔡宗寿ꎬ阮建雯.云南省生物质颗粒燃料发展前景分析[Ｊ].农机化研究ꎬ２０１３ꎬ３５(１):２２４－２２７. 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《生物质常规与非常规条件下的热解行为及升值利用研究》篇一一、引言随着人类对可再生能源的需求日益增长，生物质作为一种绿色、可再生的能源资源，其开发和利用逐渐受到广泛关注。

生物质热解技术是生物质能源利用的重要手段之一，通过热解过程可以将生物质转化为生物油、生物气、生物炭等高价值产品，对环境友好且具有极高的经济价值。

本研究主要探讨了生物质在常规与非常规条件下的热解行为及升值利用。

二、生物质常规条件下的热解行为2.1 常规热解过程常规热解过程主要指在一定的温度、压力和气氛条件下，对生物质进行加热分解的过程。

在这个过程中，生物质中的有机物在无氧或缺氧的条件下，经过热裂解、脱氢、脱羧等反应，生成生物油、生物气、生物炭等产物。

2.2 常规热解行为特点常规热解过程中，生物质的热解行为受温度、加热速率、停留时间等因素的影响。

在适宜的温度范围内，生物质热解产物分布较为均匀，生物油产量较高。

同时，常规热解过程操作简单，技术成熟，具有良好的工业应用前景。

三、生物质非常规条件下的热解行为3.1 催化热解催化热解是一种非常规的热解方法，通过添加催化剂促进生物质的热解过程。

催化剂可以降低热解反应的活化能，提高生物油的品质和产量。

催化热解过程中，生物质在催化剂的作用下，能够生成更多的高附加值化学品。

3.2 气相热解气相热解是一种在较低温度下进行的热解方法。

在气相热解过程中，生物质在缺氧或微氧的条件下进行加热，生成的气态产物经过冷凝、分离等过程得到生物油。

气相热解具有反应温度低、产物纯净等优点，但需要较高的技术要求和设备投资。

四、生物质热解产物的升值利用4.1 生物油的应用生物油是生物质热解的主要产物之一，具有较高的能量密度和丰富的化学成分。

生物油可以替代化石能源用于工业生产、电力生产等领域。

此外，生物油还可以作为化学品原料，用于生产燃料、涂料、橡胶等高附加值产品。

4.2 生物炭的应用生物炭是生物质热解过程中的固体残留物，具有多孔性、比表面积大等特性。

生物质材料的热解特性研究在当今追求可持续发展和环境保护的时代，生物质材料作为一种可再生资源，其开发和利用备受关注。

其中，生物质材料的热解特性研究成为了一个重要的领域，对于提高生物质能源的转化效率、优化热解工艺以及开发新型生物质材料具有重要意义。

生物质材料主要来源于植物、动物和微生物等有机物质，包括木材、秸秆、稻壳、藻类等。

这些材料具有丰富的化学成分和复杂的结构，其热解过程受到多种因素的影响。

热解是指在无氧或缺氧的条件下，将生物质材料加热至一定温度，使其发生分解反应，产生气体、液体和固体产物的过程。

在热解过程中，温度是最关键的因素之一。

随着温度的升高，生物质材料的热解反应速率加快，产物的分布和性质也会发生显著变化。

较低温度下，主要产生固体产物（如生物炭）；而在较高温度下，气体和液体产物（如生物油和热解气）的比例增加。

生物质材料的种类和组成对热解特性也有着重要影响。

不同的生物质材料具有不同的纤维素、半纤维素和木质素含量。

纤维素是一种多糖，其热稳定性相对较高，在较高温度下才会分解；半纤维素的结构较为松散，容易在较低温度下分解；木质素则是一种复杂的芳香族聚合物，其热解过程较为复杂，需要较高的能量。

除了温度和材料本身的组成，热解反应的气氛、加热速率以及反应时间等也会对热解特性产生影响。

在惰性气氛（如氮气）中，热解反应相对较为平稳，有利于控制产物的分布；而在氧化性气氛中，可能会发生部分燃烧反应，影响热解产物的质量和产量。

较快的加热速率会导致热解反应在较短时间内完成，但可能会使产物分布不均匀；较长的反应时间则有助于提高热解的转化率，但也可能导致二次反应的发生，影响产物的品质。

为了深入研究生物质材料的热解特性，科研人员采用了多种实验方法和分析技术。

热重分析（TGA）是一种常用的手段，通过测量生物质材料在加热过程中的质量变化，来分析热解反应的动力学和热力学特性。

此外，还可以利用气相色谱质谱联用（GCMS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等方法对热解产物进行成分分析，了解气体、液体和固体产物的化学组成和结构。