【正文】 ........... 2 生物質(zhì)秸稈特點和加工利用 ...................................... 3 生物質(zhì)能源開發(fā)利用的技術(shù)與現(xiàn)狀 ...................................... 5 生物質(zhì)能源開發(fā)利用技術(shù) ........................................ 5 國外生物質(zhì)能源開發(fā)利用技術(shù)與現(xiàn)狀 .............................. 6 我國生物質(zhì)能源開發(fā)利用技術(shù)與現(xiàn)狀 .............................. 7 生物質(zhì)熱解研究 ...................................................... 8 生物質(zhì)熱解 .................................................... 8 生物質(zhì)熱解主要化學(xué)反應(yīng) ........................................ 9 PyGC/MS 熱解流程圖 .......................................... 11 研究內(nèi)容及研究思路 ................................................. 11 技術(shù)路線 ........................................................... 12 2 實驗部分 ................................................................ 13 實驗原料以及處理 ................................................... 13 實驗主要儀器及設(shè)備 ................................................. 13 樣品分析 ........................................................... 14 樣品的工業(yè)分析和元素分析 ..................................... 14 熱重實驗 ..................................................... 14 ................................................ 14 實驗條件 ..................................................... 14 實驗方法 ..................................................... 15 數(shù)據(jù)處理 ..................................................... 15 3 結(jié)果與分析 .............................................................. 17 工業(yè)分析與元素分析 ................................................. 17 V 熱 重分析 ........................................................... 17 熱解分析 ........................................................... 18 葵花稈的熱解分析 ............................................. 18 小麥稈的熱解分析 ............................................. 23 玉米稈的熱解分析 ............................................. 28 葵花稈與半焦摻混的熱解分析 ................................... 32 4 結(jié)論 .................................................................... 34 致謝 ...................................................................... 35 參考文獻 .................................................................. 36 1 1 前 言 生物質(zhì) 資源情況 能源是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎(chǔ)，是人類賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)保障。 生物質(zhì)能源 是可再生能源的重要組成部分，是唯一可存儲和運輸?shù)目稍偕茉?，因此它必將成?未來最重要的一種可替代能源。 我國生物質(zhì)資源十分豐富，但是 這種寶貴的 生物質(zhì) 資源 只 是簡單的燃燒利用，沒有進行其它工業(yè) 轉(zhuǎn)化 利用，大量生物質(zhì)能源 被 浪費，因此利用 生物質(zhì)能源并將其轉(zhuǎn)化成清潔液體燃料 不僅 可以緩解 能源壓力 ， 還可以實現(xiàn)資源綜合利用，促進經(jīng)濟發(fā)展 。隨著石油和其他化石能源的日益枯竭和全球?qū)τ跍厥覛怏w排放引起的氣候變化問題的關(guān)注，節(jié)約能源、提高能源利用效率和開發(fā) 利用可再生能源成為世界能源發(fā)展的主旋律。 例如 生物質(zhì) 有 農(nóng)作物 秸稈 、農(nóng)作物廢棄物、 樹木 木材、 木材廢棄物料 和動物 代謝物等 。 哪里有陽光、土壤、空氣和水分，哪里就有綠色植物，而且，只要太陽輻射能存在，綠色植物的光合作用就永遠不會停止，生物質(zhì)能源也就永遠不會枯竭。 有效地利用生物質(zhì)能源對解決環(huán)境和能源短缺問題非常重要。 合理利用生物質(zhì)秸稈成為當(dāng)今社會的一大主題，也是緩解能源危機的 重要 手段，所以研究生物質(zhì)葵花秸稈的綜合利用是 很有 必要的課題。生物質(zhì)主要由纖維素，半纖維素和木質(zhì)素組成。 余先純 等 [10]采用纖維素酶進行預(yù)處理 , 然后發(fā)酵制備燃料乙醇， 纖維素酶預(yù)處理玉米秸桿轉(zhuǎn)化燃料乙醇的效果研究，結(jié) 果發(fā)現(xiàn) 預(yù)處理溫度為 ℃ ， 預(yù)處理時間為 ， 5 酶解液用量為 ， 原料粒度為 80 目時 , 乙醇的得率比相同條件下未進行纖維素酶預(yù)處理的試樣提高了 %。如果把一定粒度和干燥到一定程度的煤，按一定的比例與生物質(zhì)混合，加入少量的固硫劑，壓制成型，就成為生物質(zhì)型煤，這是當(dāng)前生物質(zhì)固化最有市場價值的技術(shù) 之一。與固體燃料相比，生物油易于儲存和運輸，并可作為化工原料生產(chǎn)特殊化工產(chǎn)品。 自 20 世紀 末化石能源漸趨枯竭，溫室氣體導(dǎo)致全球變暖，以及環(huán)境惡化造成的危機感和緊迫 感，使國際社會由理性呼吁和國際協(xié)議，發(fā)展到制定國家戰(zhàn)略和采取對策行動。在發(fā)達國家，利用燃料乙醇不僅僅是為 了減少對進口石油的依賴，很大程度上也出于環(huán)保方面的考慮。 此外，我國在生物質(zhì)能方面的研究基本以單項技術(shù)為主，對不同的技術(shù)路線和工藝，國內(nèi)雖然都有一定研究，但其規(guī)模小且缺乏系統(tǒng)性，還有大量的基礎(chǔ)理論問題未得到解決，這些問題需要多個學(xué)科的交叉研究才能解決。 吳逸民等 [20]采用熱重分析儀和裂解氣質(zhì)聯(lián)用儀對玉米芯和桉木的低溫?zé)峤馓匦赃M行了研究。 HCHO CO+H2 HCHO+O2 CO2+H2O 在烴的氧化化學(xué)反應(yīng)的同時，因混合不均勻而沒有 氧存在的地方，烴可以產(chǎn)生熱裂解反應(yīng)。工業(yè)分析按 GB/T212— 20xx標準測定。 裂解產(chǎn)物經(jīng)氣相色譜分離后，用質(zhì)譜系統(tǒng)進行分析，所得譜圖經(jīng) NIST 譜庫檢索和相關(guān)文獻資料查閱，并結(jié)合人工解析后，對各裂解產(chǎn)物進行了分析，并用氣相色譜面積歸一化定量法計算出各成分的相對含量和絕對質(zhì) 量。 在生物質(zhì)的 3種主要化學(xué)成分中 , 半纖維素最易熱解 , 纖維素次之 , 木質(zhì)素最難熱解且持續(xù)時間最長 , 半纖維素、纖維素分解后主要生成揮發(fā)物 , 木質(zhì)素?zé)峤夂笾饕商肌?由實驗曲線發(fā)現(xiàn)半纖維素質(zhì)量分數(shù)越高的生物質(zhì)越容易在該溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折現(xiàn)象 。 600℃熱解條件下： CO脂、醛酮 、酸類物質(zhì)均在 ；醇類物質(zhì)在四個熱解時間下產(chǎn)物含量相差不大；芳香類在 ； 烴類物質(zhì)只在；雜環(huán)類物質(zhì)在 。 700℃熱解條件下： CO2含量隨著熱解時間的增加而逐漸升高； 醇類物質(zhì)在 現(xiàn)最大值 ；脂類 在 ， ； 酸類物質(zhì) 和其他類物質(zhì) 在四個熱解時間下均 未 出現(xiàn)； 醛酮類在 ；芳香類在 最大； 烴類物質(zhì)含量相差不大；雜環(huán)類物質(zhì)在 最小值 ； 溫度 時間 CO2 醇類 脂類 酸類 醛酮 芳香 烴類 雜 環(huán) 其他 300℃ 5 400℃ 500℃ 600℃ 700℃ 表 玉米稈不同熱解條件下的產(chǎn)物總結(jié) 由實驗數(shù)據(jù)分析可知，小麥稈的熱解產(chǎn)物中 CO醛酮類、芳香類的相對含量比較高一些， 醇類、 酸類、烴類的含量次之，脂類、雜環(huán) 和其他物質(zhì) 的含量相對少一些。 2） 葵花稈與半焦的摻混熱解 對摻混比例為 1： 9 和 3： 7 的混合物進行熱解，實驗正常，得到的峰圖較之單獨的葵花稈有一定的變化，對 5： 5 的混合物進行熱解試驗，儀器一直出問題，實驗無法正常進行。 周 老師以嚴謹?shù)目蒲袘B(tài)度，耐心 細致的對我進行指導(dǎo)，這些給我留下了深刻的影響，對我以后的人生也會有很大的幫助，在這里我真誠的感謝周老師的幫助。 感謝 神府煤－葵花稈催化梯級協(xié)同熱解多聯(lián)產(chǎn)基礎(chǔ)研究（ 20xx6121110005） 教育部博士學(xué)科專項基金 20xx－ 20xx的資助。 3） 葵花稈與半焦的摻混熱解分析 5 . 0 0 1 0 . 0 0 1 5 . 0 0 2 0 . 0 0 2 5 . 0 0 3 0 . 0 0 3 5 . 0 0 4 0 . 0 0 4 5 . 0 0 5 0 . 0 0 5 5 . 0 005 0 0 0 0 0 0 1 e + 0 7 1 . 5 e + 0 7 2 e + 0 7 2 . 5 e + 0 7時 間 豐度T I C : G C M S _ 1 1 3 5 . D \ d a t a . m s 1 . 4 4 8 1 . 5 3 0 1 . 6 9 6 1 . 8 0 3 2 . 0 0 9 2 . 0 6 1 2 . 1 2 4 2 . 4 3 3 2 . 5 9 0 2 . 7 2 4 3 . 1 2 4 3 . 3 5 8 4 . 5 4 3 4 . 6 0 0 4 . 6 9 7 4 . 9 5 6 5 . 1 4 5 5 . 2 1 7 6 . 4 7 7 7 . 7 4 9 8 . 9 8 4 1 3 . 7 8 01 6 . 0 1 01 9 . 8 6 32 1 . 8 7 52 4 . 1 0 42 5 . 5 1 42 7 . 9 0 32 8 . 5 2 82 9 . 4 4 52 9 . 8 6 53 1 . 9 8 93 2 . 0 9 2 圖 葵花稈在 600℃， 的 離子流圖 33 5 . 0 0 1 0 . 0 0 1 5 . 0 0 2 0 . 0 0 2 5 . 0 0 3 0 . 0 0 3 5 . 0 0 4 0 . 0 0 4 5 . 0 0 5 0 . 0 0 5 5 . 0 002 0 0 0 0 0 04 0 0 0 0 0 06 0 0 0 0 0 08 0 0 0 0 0 0 1 e + 0 7 1 . 2 e + 0 7 1 . 4 e + 0 7 1 . 6 e + 0 7 1 . 8 e + 0 7 2 e + 0 7 2 . 2 e + 0 7時 間 豐度T I C : G C M S _ 1 5 1 6 . D \ d a t a . m s 1 . 4 4 7 1 . 5 2 3 1 . 6 9 0 1 . 7 9 7 2 . 0 5 1 2 . 1 1 4 2 . 2 7 4 2 . 5 9 1 2 . 7 8 2 2 . 9 9 1 3 . 0 9 9 3 . 3 4 6 4 . 4 9 4 4 . 6 4 1 4 . 7 1 9 4 . 7 8 6 4 . 9 8 3 5 . 1 0 7 5 . 2 5 0 6 . 4 3 6 6 . 4 8 3 7 . 7 6 6 8 . 9 6 2 1 3 . 8 8 91 4 . 0 4 61 4 . 9 0 11 6 . 0 0