等离子体电解液化油菜秸秆的试验及理论研究

来源 :江苏大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sorkayi
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着世界经济的快速发展,化石能源大量消耗所导致的能源危机和环境污染问题迫在眉睫,寻找绿色环保的替代能源意义重大。生物质作为一种资源丰富的可再生能源,通过生物质转化技术可得到便于储存运输的清洁燃料,其开发利用符合我国可持续发展的战略方向。在诸多生物质转化途径中,生物质液化被认为是目前最有前景的生物质转化方法之一,具有广阔的发展潜力,但其能耗高、效率低等诸多问题亟待解决。等离子体电解液化技术是将等离子体技术与溶剂催化液化技术相结合的一种液化技术,在没有外加热源的情况下,利用电场作用下离子的加速碰撞对液化体系进行加热,不仅速率快,能耗低,且液化过程中产生的活性自由基也有助于液化产物品质的有效提升。本文以油菜秸秆为生物质原料,聚乙二醇200和丙三醇为液化剂,硫酸和氢氧化钠为催化剂,进行了等离子体电解液化生物质的试验研究。首先在硫酸催化条件下进行等离子体电解液化生物质秸秆的试验,利用单因素法探究液化时间、催化剂用量、液固比和PEG200/甘油体积比等因素对液化过程的影响,在此基础上,设计并完成了中心组合正交试验,建立了操作参数的优化模型,以液化率为目标,获得了等离子体电解液化油菜秸秆的最优操作参数,随后对液化产物进行表征分析。其次,在氢氧化钠催化条件下进行了等离子体电解液化油菜秸秆的试验,通过对液化产物的分析,比较了酸碱不同催化下液化行为的异同。最后以温度、低温等离子体对液化过程的影响以及催化剂对系统工作特性的影响,探究了等离子体电解条件下油菜秸秆被快速液化的原因,并将等离子体电解液化技术与传统液化方式进行了比较。全文主要工作内容及总结如下:(1)硫酸催化下等离子体电解液化油菜秸秆试验研究。通过单因素试验方法,探究了不同因素(液化时间、催化剂用量、液固比和液化剂PEG200/甘油体积比)对等离子体电解液化油菜秸秆过程的影响;利用曲面响应面法得到的最优条件组合为液化时间5.8 min,催化剂用量2.2wt%,液固比7.3,液化剂体积比3.5,在最优条件下液化率达到98.3%,响应面结果分析表明催化剂×液固比交互影响作用最大,单因素中催化剂用量对液化率的影响最大;由液化产物表征分析可知,生物质液化过程中发生了脱水、脱羰、脱羧基等脱氧的反应,液相产物的高热值为20.67 MJ/kg,固体残渣热值为8.57 MJ/kg,液相产物中富含烃类、醚类、芳香类和酯类等混合物。(2)碱催化下等离子体电解液化油菜秸秆试验研究。以氢氧化钠为催化剂时,等离子体电解液化技术同样能够实现对油菜秸秆的快速液化,液化反应过程中温度快速上升,3min时温度升高至230℃;在液化时间12 min、氢氧化钠催化剂用量8.0wt%、液固比7:1、PEG200/甘油3:1的试验条件下油菜秸秆液化率达到85.6%。碱催化条件下,溶液体系温度要高于在酸催化条件下的温度,这是因为碱催化下放电的脉冲能量要高于酸催化下放电的脉冲能量,但相较于酸催化,H+的催化效果优于OH-的催化效果,所以碱催化条件下的液化时间更长,催化剂的用量更高,液化效果较差。(3)由碱催化下的油菜秸秆液化产物分析可知,酸碱催化下的液化产物元素组成基本相同,碱催化下的液相产物的高热值为22.80 MJ/kg,固体残渣的高热值只有8.61 MJ/kg;对液相产物进行红外分析,发现酸碱催化下的液相产物主峰值基本相同,但峰值强度略有不同;碱催化下溶液的pH值呈现出先升高后降低的趋势,12 min后pH值为7.52趋于中性;碱催化下的液相产物经GC-MS(气相色谱质谱联用仪)分析,结果显示其产物组成与酸催化下的液相产物基本一致,只是不同化合物的相对含量有所变化,原因是在碱性条件下更高的液化反应温度加速了醇类物质的氧化,酸性化合物与醇进一步反应生成酯类化合物。(4)等离子体电解条件下油菜秸秆快速液化原因的探究。研究结果表明,等离子体电解液化过程中添加少量的浓硫酸至溶液中就能实现液化体系温度的快速上升,4 min后溶液温度基本稳定在190.2℃;通过在不同温度下的传统油浴液化试验,发现温度的升高能大大降低液化时间;溶液中的离子在电场的作用下做有规律的热运动,并与极性分子发生碰撞使溶液的温度快速上升,放电反应过程中产生大量的自由基不仅促进了生物质秸秆的液化,还有助于提高液化产物的品质;与传统液化方式相比,等离子体电解液化技术不仅能耗低,反应速率快、操作简单,而且能在常压条件下获得较高的液化率。
其他文献
车辆悬架系统性能直接关系到车辆的行驶品质和司乘人员的舒适性,对其进行振动特性分析与控制是提升系统性能的重要途径,如何确定悬架系统响应频域分布特性及控制频带是提高控制效率和精度的关键问题。既往研究多是针对车辆匀速行驶工况,开展全频域或有限定频带分析与控制。但车辆在实际行驶过程中多为非匀速行驶,悬架系统振动为非平稳随机过程,其响应频域分布将产生动态迁移现象,须考虑时间因素。传统上利用短时傅里叶变换或小
复杂网络系统作为一种对现实世界复杂系统建模的有效方式,已引起国内外学者的广泛关注和研究。目前,大部分关于复杂网络系统的研究工作都致力于整数阶网络系统。然而,很多现实世界中的系统通常是分数阶系统。因此,分数阶网络系统,可以更好地揭示真实复杂系统的特性。同步,作为一种重要的群体行为,是复杂网络系统动力学研究的重要方面。近几年来,关于分数阶网络系统同步问题的研究已经取得了一些进展,但关于拟同步和聚类同步
报纸
在非线性问题中,分析求解非线性偏微分方程占有很重要的地位。其中,对于常系数非线性偏微分方程的求解和分析已经取得了很多突破。同时,变系数的非线性偏微分方程也引起了越来越多的关注。因此,寻求变系数非线性偏微分方程的精确解以及分析其解的性质成为了一项非常重要的工作。本文将研究Kd V-CBS方程和五次可导非线性Schr(?)dinger方程的变系数形式。首先利用多元变换获取方程的变系数形式与常系数形式的
趋近化理论重在使用词汇语法资源重构空间、时间和价值观等认知空间,促成话语与相关政策或措施的合法化,它视认知为连接话语和社会的纽带,为批评话语分析提供了一个新的视角。《印太战略报告》是美国最新发布的区域战略政策,使用趋近化理论对其进行批评性话语分析有助于我们解读语篇中反映的意识形态与合法化构建,从而深入了解美国政治话语策略与外交态度。本研究基于趋近化理论,借助空间-时间-价值模型(STA Model
热作模具钢主要用于制造在服役过程中需承受高载荷、热冲击和热磨损的热锻模具、热挤压模具、压铸模具以及热墩锻模具等,这些模具目前被广泛应用在航空航天、新能源汽车、轨道交通等行业。随着现代工业的飞速发展,应用最广泛的H13钢由于存在600℃以上热强度不足的缺陷已无法匹配现有的服役工况。因此,模具行业迫切需要开发出一种新型热作模具钢,以提高模具的高温性能,从而提高模具的使用寿命。本文在H13钢合金成分基础
电动后视镜在汽车中愈发普及。电动后视镜驱动器作为电动后视镜的核心部件,相比于传统机械式驱动机构更容易发生故障,导致电动后视镜无法转动到目标位置,严重影响驾驶员的视野范围。目前,大部分生产电动后视镜的汽车零部件厂商缺乏自动化的电动后视镜驱动器的检测方法与检测设备,使用人耳听音进行判断。由于人耳听音判断具有极强的主观性,容易使得故障电动后视镜驱动器流入市场,造成恶劣的影响。本文将电动后视镜驱动器作为研
整数分拆理论是组合数学中一个重要的研究方向,同时也是数论的一个重要分支,它在群论、概率论以及数学物理等方面都有着广泛的应用。分拆函数的同余性质是当前整数分拆理论的研究热点之一。本文主要利用Newman理论和整数表示为k个三角数之和的表示方法数的公式研究了overpartition分拆函数和奇数部分不同的分拆函数的同余性质,建立了新的无穷族同余关系和非线性的同余关系并在Mahlburg的猜想方面取得
燃料的理化性质改变了缸内混合气形成过程,对发动机的燃烧排放以及颗粒物理化性质有重要影响,同时常规排放污染物得到了有效的监管控制,非常规污染物因其危害大越来越受到人们的关注。本文基于一台电控单体泵风冷直喷式柴油机,配制不同体积比的RP-3航空煤油与柴油混合成柴油/RP-3混合燃料,通过试验的方法,研究RP-3掺混比对柴油机排放特性以及颗粒物理化特性影响规律,以期为航空煤油/柴油混合燃料在柴油机应用时
决明子(Cassia obtusifolia L.)为豆科一年生草本植物决明的干燥成熟种子,是一种重要的药食同源物。蛋白质是决明子的主要活性成分之一,但关于决明子蛋白的研究甚少,限制了决明子蛋白资源的开发和应用。基于此,本文以决明子蛋白(Cassia seed protein,CSP)为研究对象,建立超声辅助碱水提取CSP的方法,并对其结构、功能特性和消化特性进行研究。在此基础上,制备CSP-槲皮