【正文】 主要利用方式有兩種，直接焚燒與掩埋，嚴(yán)重降低了利用效率，且對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。通過將生物質(zhì)液化，可以將大分子轉(zhuǎn)化為特定的官能團(tuán)的化學(xué)品，得到燃料和化工原料。除文中已經(jīng)引用的內(nèi)容外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得聊城大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位證書而使用過的材料。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均在文中以明確的方式表明。且生物質(zhì)能源是環(huán)保的可再生能源，將生物質(zhì)經(jīng)過化工生產(chǎn)變?yōu)樯镉褪墙鉀Q環(huán)境及能源問題的重要途徑，而我國棉桿資源非常豐富，每年生產(chǎn)棉桿產(chǎn)量為 1400 萬 t 以上。將生物質(zhì)液化，是一種高效的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)，因?yàn)樯镔|(zhì)能來源豐富，無污 染等特點(diǎn)受到人們廣泛關(guān)注。生物質(zhì)能是以生物質(zhì)為載體的能量，是一種可再生、資源豐富且相對(duì)較利于環(huán)保的能源 。K／ s 一 10 K／ s)、超短產(chǎn)物停留時(shí)間 (0， 5— 1 s)及適中的裂解溫度 (500℃左右 )，使生物質(zhì)中的有機(jī)高聚物分子在隔絕空氣的條件下迅速斷裂為短鏈分子，生成含有大量可冷凝有機(jī)分子的蒸汽，蒸汽被迅速冷凝，同時(shí)獲得液體燃料、少量不可凝氣體和焦炭 ]。 由于秸稈、農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)原料組成十分復(fù)雜，不同生物質(zhì)的組成差異也很大，使液化產(chǎn)物極為復(fù)雜，同時(shí)生物質(zhì)熱解過程涉及許多物理與化學(xué)過程。 (2)生物油存在以下問題，如 pH 值低、對(duì)設(shè)備有腐蝕性的問題，因此，今后應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)生物油應(yīng)用技術(shù)和生物油提質(zhì)技術(shù)研究，使生物油滿足實(shí)際利用的需要。結(jié)果表明：保溫時(shí)間為 60 min、熱解溫度為 550℃、升溫速率為 50℃ ／ min 的參數(shù)條件，對(duì)棉稈生物質(zhì)真空熱解制備生物油比較有利，生 物油產(chǎn)率達(dá) 43％ 以上。 聊城大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 6 據(jù)統(tǒng)計(jì) , 我國植棉面積大約為 600 萬 hm2 , 皮棉總產(chǎn)量達(dá) 600 萬 t 以上。利用微波熱解機(jī)制有很多優(yōu)點(diǎn)，微波的致熱效應(yīng)是通過微波電磁場(chǎng)在原料內(nèi)部的能量耗散來直接加熱原料，在不同深度同時(shí)產(chǎn)生熱，這種“體加熱”，不僅使加熱更快速，而且更均勻，大大改善了加熱的質(zhì)量。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 , 人們生活水平的提高 , 環(huán)境保護(hù)意識(shí) 的增 強(qiáng) , 化石能源逐漸減少 , 對(duì)包括生物質(zhì)能在內(nèi)的可再生資源的合理、高效開發(fā)利用 , 必將愈來愈受到人們的重視。 與常規(guī)裂解更加不同的是 , 結(jié)果分析表明微波裂解可以產(chǎn)生一種裂解油。 面對(duì)化石能源的日趨枯竭和環(huán)境污染的加劇 , 尋找潔凈的可替代的新能源已成為迫在眉睫的問題。目前的研究主要集中在以下幾個(gè)方面 :1) 尋求合適的原料 , 一方面降低原材料的成本 ,另一方面提高生物質(zhì)燃料的產(chǎn)率和質(zhì)量。目前 , 本實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)通過催化的方法得到成分較為簡單的生物油 。在三口燒瓶上方兩個(gè)瓶口封閉。設(shè)定一定的微波功率，反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間，打開磁力攪拌器和冷凝水，然后啟動(dòng)自動(dòng)裝置反應(yīng)開始。稱量不溶物與濾紙的質(zhì)量，計(jì)算液化產(chǎn)率。而在酸性條件相同時(shí)，乙二醇作為液化劑時(shí)，棉桿的液化產(chǎn)率較高。在微波功率增高的初始階段，液化率隨著微波功率的提高而顯著增加，當(dāng)達(dá)到適合功率后，再增加功率，液化產(chǎn)率會(huì)比較平緩的下降。 原料粒徑對(duì)液化產(chǎn)率的影響 稱取過棉桿 ，采用乙二醇為液化劑， 96%98%濃硫酸為催化劑，設(shè)定微波溫度 160 攝氏度，在料液比為 1:10 和液化劑用量 4%的條件下液化 20min，微波功率為 500w，考察過 20目， 40 目， 60目篩子的棉桿的液化產(chǎn)率 ，結(jié)果見圖 33 聊城大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 10 0 10 20 30 40 50 60 70 物料粒徑 /目 圖 33 物料粒徑對(duì)棉桿液化產(chǎn)率的影響 由圖 33 可以看出，在所研究的范圍內(nèi)，原料粒徑對(duì)棉桿液化產(chǎn)率影響不大，這與微波加熱的特點(diǎn)有很大關(guān)系，不同于常規(guī)加熱方式，從物料表面開始加熱，而是均衡地穿透物料，是內(nèi)加熱，且對(duì)物料有某種選擇性。 聊城大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 11 0 5 10 15 20 25 30 35 反應(yīng)時(shí) 間 /min 圖 34 微波時(shí)間對(duì)棉桿液化產(chǎn)率的影響 由圖 34 可以看出，微波時(shí)間越長，反應(yīng)進(jìn)行越徹底。時(shí)間延長后。 反應(yīng)溫度對(duì)液化產(chǎn)率的影響 稱取過 40 目篩子的棉桿 ， 5 份，采用乙二醇為液化劑， 96%― 98%的濃硫酸為催化劑，在料液比為 1:10 和液化劑用量 4%的條件下液化 20min，微波功率為 500w，考察反應(yīng)溫度分別在 120℃、 130℃、 140℃、 150℃、 160℃、 170℃條件下對(duì)液化產(chǎn)率的影響，結(jié)果見圖 35?；蛘呤菧囟容^高時(shí)，反應(yīng)初始階段沸騰非常厲害，有一些物料粘在瓶壁上，導(dǎo)致液化產(chǎn)率下降。當(dāng)催化劑用量從 0%提高至 1%時(shí)，液化率提高升高。當(dāng)催化劑用量高時(shí)，物料發(fā)生炭化，降低了液化產(chǎn)率。在相同質(zhì)量物料情況下，液化劑量越大，液化越完全，液化率也就越高。 本章小節(jié) 本研究對(duì)微波輔助催化液化棉桿的條件做了研究，篩選了合適的催化劑與液化劑，并系統(tǒng)研究了微波輔助催化液化的具體參數(shù)的影響。 通過單因素實(shí)驗(yàn)可知，對(duì)棉桿催化液化影響較大的因素主要有微波功率（ X1）、反應(yīng)溫度（ X2）和料液比（ X3）三個(gè)因素為自變量，以液化產(chǎn)率為響應(yīng)值，實(shí)驗(yàn)采用“三因素三水平中心旋轉(zhuǎn)組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)” 聊城大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 15 響應(yīng)面 實(shí)驗(yàn)因素水平表 Response Surface experimental factors Table 水平 因素 X1（功率） X2（溫度） X3（料液比） 1 300 130 1： 5 0 500 150 1： 10 1 700 170 1:15 固定：顆粒 40 目；催化劑用量 6%；反應(yīng)時(shí)間 20分鐘。二次項(xiàng) X1*X X1*X3 是顯著的， X2*X2是高度顯著的。因此，回歸方程可以較好地描述各因素與響應(yīng)值之間的真實(shí)關(guān)系，可以利用該回歸方程確定最佳提取工藝條件。為了實(shí)際操作方便，棉桿催化液化最佳提取工藝條件修正為：液料比 =19（ ml/g），反應(yīng)溫度 =149℃，微波 功率=500W，微波時(shí)間 =20min。試驗(yàn)采用 Agilent公司生產(chǎn)的 7890A／ 5975C型氣質(zhì)聯(lián)用儀， GC色譜柱選用 DB— WAX：30 mx0． 2 mm(I． D． ) 25 Ixm石英毛細(xì)柱，載氣為氦氣，氣化室工作溫度最高為 280℃。在反應(yīng)過程中，會(huì)發(fā)生解聚與水解反應(yīng)，而且其產(chǎn)物有可能在中溫下發(fā)生縮聚反應(yīng)，故反應(yīng)時(shí)間不易過短與過長 。采用響應(yīng) 面法分析各個(gè)因素的交互作用，得到微波輔助催化液化棉桿的工藝條件： 液料比 Z=（ ml/g）， 反應(yīng)溫度 T=℃，微波功率W=。 大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) .2 0 0 8,3.(27):73 一 75. 聊城大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 24 [18]Eli HALL D O． Solar energy use through biologypastpresent and future EJ]． Solar Energy， 1979， 22(4)： 307— 308． [19] ALMA M H， YOSHIOKA M， SHIRAISHI N． Preparation of sulfuric acidcatalyzed phenolatedwood resin[J]． Wood Science and Technology， 1998，32： 297— 308． [20]秦嶺，吳玉龍，鄒樹平，等．杜氏鹽藻在亞／超臨界水中液化制生物油[J]．太陽能學(xué)報(bào)， 20xx， 31(9)： 1079— 1084． 致謝 本課題是在導(dǎo)師 劉軍海 教授的悉心指導(dǎo)下完成的 , 導(dǎo)師和藹可親、 平易近人 ，淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和深厚的專業(yè)功底給我 們 留下了深刻的印象，老師經(jīng)常教我們，學(xué)習(xí)的不只是知識(shí)，更是方法， 使我 們 受益匪淺。 最后，感謝理解和支持我的家人 和朋友 ,正是他們的無私付出，給我的學(xué)習(xí)及生活提供了全力支持，才 使我完成了學(xué)業(yè) ，衷心感謝他們 。 導(dǎo)師還曾經(jīng)教過我 化工設(shè)計(jì) 專業(yè)課程，正是由他的 傳道、授業(yè)、解惑，讓我學(xué)到了 更多的專業(yè) 知識(shí) 和做人的道理， 在上課時(shí)我們都認(rèn)真的學(xué)習(xí)老師講解的知識(shí)，下課認(rèn)真溫習(xí)，老師是我們的良師益友， 讓我 們 大學(xué)生活變的更充實(shí)。 參考文獻(xiàn) [1]王予，馬文超，朱哲，等．生物質(zhì)快速熱解與生物油精制研究進(jìn)展 [J]．生物質(zhì)化學(xué)工程， 20xx， 45(5)： 30 [2]廖艷芳，王樹榮，洪軍，等．生物質(zhì)熱裂解制取液體燃料的實(shí)驗(yàn)研究 [J]．能源工程， 20xx(3)： 13 [3]萬益琴，劉玉環(huán)，林向陽，等．玉米秸稈的催化微波裂解及生物油成分[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 20xx， 25(4)： 190— 195． 聊城大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 23 [4 劉洪貞．小麥秸稈微波熱解產(chǎn)物特性研究【 D]．濟(jì)南：山東大學(xué)， 20xx [5]陳應(yīng)泉，王賢華，李開志，等．溫度對(duì)棉桿熱解多聯(lián)產(chǎn)過程中產(chǎn)物特性的影響 [J]．中 國電機(jī)工程學(xué)報(bào)， 20xx， 32(17)： 1 17— 124 [6]李攀，王賢 華， 龔維婷 等 .微波加熱條件下棉桿熱解的產(chǎn)物特性分析 [A]。全文總結(jié)如下： 本文以棉桿為原料，采用乙二醇為催化劑，濃硫酸為催化劑，采用微波輔助催化液化技術(shù)，采用單因素實(shí)驗(yàn)，得到不同液化條件對(duì)棉桿液化的影響。 MS(質(zhì)譜 )條件：電離方式 EI，電子轟擊能量 70 eV，光電信增