松塔热解特性及其产物研究.pdf

摘 要 我国松科植物分布广泛，松塔为松科松属植物的球果，内含松籽，在松籽加 工过程中产生了大量的废弃松塔。同时，我国能源与环境的矛盾突出，开发生物 质能源是缓解这一矛盾的有效途径之一。因此，本论文以松塔为研究对象，采用 苯醇抽提的方法，分离提取了松塔的抽提物和抽提残渣，在对抽提物提取前后的 松塔热解特性的研究基础上，进行了松塔热解试验研究，探究了热解终温和升温 速率对松塔固、液、气三相产物得率及产物特性的影响规律。主要研究结论如下： （1）松塔的热解特性和热解活化能受抽提物的影响较大，松塔原料热重 DTG 曲线相较于抽提残渣，在主要热解区间存在两个较为明显的肩峰，分别存 在于 306 ℃ 和 450 ℃ 左右，均与抽提物热解相关；抽提残渣的热解活化能的变 化滞后于松塔原料，并且抽提残渣热解所需活化能高于松塔原料。 （2 ）热重红外联用（TG-FTIR ）分析发现，除 CO2 外，松塔原料热解过程 中各产物的最大吸收峰均高于抽提残渣；松塔原料的挥发性产物含量在450 ℃左 右存在突然骤降的情况；而当抽提残渣热解温度高于 450 ℃后，其挥发性产物含 量随着温度增加有一个增加的过程。抽提物在 450℃左右基本热解挥发完毕使得 松塔原料的热解活化能增大，导致了松塔原料热解挥发性产物含量骤降。 （3 ）松塔热解试验研究发现，松塔热解所得固、液、气三相产物的得率分 别在 28.2% ~ 45.7% ，30.8% ~ 44.9%，22.9% ~ 26.8% 之间；热解终温和升温速 率的增加都会引起固体产物得率的降低和液体、气体产物得率的增加；固体产物 的低位热值随着热解终温的增加而增加，从28920 kJ·kg-1 增加到 30460 kJ·kg-1； 液体产物 pH 值随着热解终温和升温速率的增加而上升，酸性逐步降低；在热解 终温 700 ℃，升温速率20 ℃/min 的条件下，液体产物主要含有酸类、酚类、含 3 氮化合物、醛类、醇类和酮类物质，热解累积气体热值达到最大值，为9770 kJ/m ； 程序升温速率 80 ℃/min 下，对松塔热解过程气体产物的研究显示，气体热值先 增后降，实验过程中气体热值最高区间在 638 s ~ 668 s 之间，整体热值高于 10834 3 3 kJ/m ，668 s 时气体热值达到最大值 11064kJ/m ；热解过程最高热值区间内的气 体热值高于热解累积气体最高热值。 关键词：松塔；抽提物；热解；热重红外联用；三相产物 i Study on Pyrolysis Characteristics and products of pine cone Abstract Pinaceae plants are widely distributed in China. Pine seed is the fruit of Pinaceae. Pine cone is the shell of a pine seed. A large number of abandoned pine cone are produced in the process of pine seed processing. At the same time, the contradiction between energy and environment is prominent in China, and the development of biomass energy is one of the effective ways to alleviate this contradiction. In this paper, the pine cone was used as the research object,