《生物質熱裂解全過程多組分耦合協同作用機理研究》是依託東南大學，由劉倩擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：生物質熱裂解全過程多組分耦合協同作用機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉倩
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
由於生物質結構組成的複雜性，僅根據三大組分熱裂解特徵的簡單疊加，並不能代表真實的生物質熱裂解行為。而三大組分間的相互影響在近幾年逐漸成為該領域的研究熱點，同時也是存在較大爭議的理論難題。.基於此，本項目提出了生物質熱裂解全過程多組分耦合協同作用機理研究，針對熱裂解的不同階段，在自行設計搭建的輻射加熱熱裂解機理試驗裝置和熱天平紅外聯用裝置上開展系統的試驗和理論研究，探明組分及其熱解揮發份在固相、氣-固相、氣相的相互作用機理，以及它們對於生物質熱裂解動力學、揮發份生成和析出特性、熱裂解產物產量和成分分布的影響規律，掌握生物質及其組分在熱裂解過程中大分子結構和耦合方式的變化規律，建立基於組分分布和耦合方式的生物質熱裂解機理模型，形成通過生物質原料組分的最佳化配比實現產物產量和成分最佳化調控的新方法，進一步完善生物質熱裂解理論。
結題摘要
針對目前生物質熱裂解機理研究方面的不足，開展生物質熱裂解全過程多組分耦合協同作用機理研究。主要研究內容如下：（1）針對生物質的三大組分，即纖維素、半纖維素、木質素，進行交叉配比，研究組分相互之間對於熱裂解動力學、揮發份生成和析出特性的影響規律；（2）根據生物質的組分分析數據，選取典型的組分份額配比合成生物質，研究組分相互作用對於熱裂解產物產量和成分分布的影響規律；（3）通過對比研究不同洗滌纖維（含有不同組分）的熱裂解行為，以及抽提物對於生物質熱裂解特徵的影響，揭示組分之間固有的交聯結構對熱裂解動力學和產物生成的影響規律；（4）對比研究天然生物質及配比生物質的熱裂解產物產量和成分分布，揭示生物質的組分分布和耦合方式對於熱裂解行為的影響規律；（5）考慮組分之間的相互影響，構建根據三大組分預測生物質熱裂解行為的數學方法，並結合實際生物質的成分數據進行驗證；（6）對於結構最複雜的木質素組分，深入研究了從不同木種、以不同提取方法獲得的木質素的熱裂解特徵和產物生成機理。 生物質三大組分之間存在著交叉影響：一方面是化學反應的交叉影響；另一方面是物理上的交叉影響，即低溫階段形成的熔融態的半纖維素和木質素覆蓋在纖維素表面，阻礙了熱裂解揮發份的析出，進而為二次反應的發生提供了足夠的時間，生成了分子量更低的揮發份、氣體和焦炭。組分之間的相互影響使得生物油的產量降低，而氣體和焦炭產量增加。纖維素和半纖維素抑制了木質素熱裂解烴類氣體的生成。半纖維素強烈地促進了纖維素熱裂解過程中2,5-二乙氧基四氫呋喃的生成，並抑制了左旋葡聚糖的生成；纖維素對於半纖維素熱裂解過程中乙酸和糠醛的生成有促進作用，而木質素強烈地抑制了它們的生成；纖維素或半纖維素的存在強烈地促進了木質素熱裂解過程中酚類物質的生成。在天然生物質中，由於組分之間緊密的結構，這些影響更為強烈。相比於天然生物質，合成生物質熱裂解的生物油產量較低，且成分含量具有較大差異。在採用分離的組分預測實際生物質熱裂解的產物分布，尤其是生物油成分的含量時，仍需將組分之間的相互影響考慮在內。
