3结果与讨论
3 .1温度对液化产物得率的影响
表2显示了麦草热解产物(油、碳和气体)随热解温度的变化。结果表明，液体产率在420℃时为42，随着温度的上升，产率在500℃达到最大(58 %)，然后随着温度的上升而降低，到600℃下降为41%。而碳含量随着温度的上升，在400℃达最大值(35%)，到600℃时为15%。气体产率与液体产率则相反，在500℃时达到最低值为16%。可见麦草在氮气流下热解的最佳温度为500℃。
图1 不同温度下的热解产物的得率
图1可直观看出热解产物在不同温度下得率不同。固体焦碳随着温度的上升而下降、产物得率下降;液体产物则先随着温度的上升而上升,当温度达到500℃时得率达到最大,然后随着温度的升高而下降。这与生物质热解机理有关[5],在温度低时,木素大分子热解化合物反应不完全,故随着温度的上升,液体产物不断上升;当温度继续升高时,反应所得液体产物发生二次降解反应,产生更多的气体,从而液体产物得率下降。
3.2 气体产物的分析
麦草气相产物的组成见表3。结果表明:气相产物主要是ＣＯ和ＣＯ2,二者的总量占56.3%,其中,ＣＯ的含量稍低于ＣＯ2。高热值的可燃气体ＣＨ4和Ｈ2总量约占22.7%,且含有一定量的乙烷、乙稀等可燃性气体,这些气体的形成与液体产物中的酮、醛、酚等化合物形成过程有关。
3.3 液体产物的傅立叶红外光谱分析
表4是利用傅立叶红外光谱(FTIR)对麦草的热解液体产物进行分析得到的结果。FTIR光谱显示了在吸收峰位置(3600-3050ｃｍ-1)有很强的Ｏ-Ｈ伸缩振动峰,说明存在含羟基化合物。烷烃官能团Ｃ-Ｈ在3000-2800ｃｍ-1有强烈的振动峰。Ｃ-Ｈ在1475-1350ｃｍ-1有摆动振动。在1780-1640ｃｍ-1吸收峰表示Ｃ=Ｏ伸缩振动,表明有酮和醛类化合物。Ｏ-Ｈ和Ｃ=Ｏ的伸缩振动也表明存在羧酸及其衍生物。在1300-950ｃｍ-1重叠峰说明一元醇、二元醇、三元醇、酚、醚、酯类等的存在,在900-650ｃｍ-1吸收峰表明可能存在单环、多环及取代芳香基。
3.4 气相色谱质谱联用对液化产物的组成分析
由于傅立叶红外光谱只能定性的鉴定热解液体产物的结构,不能得到更详细的化合物的信息。为了进一步鉴定液化产物的理化特性,利用气相色谱质谱对热解液化产物中溶剂可抽提组分进行了分析。分析结果见表5。
表5表明热解液体产物中能检测的化合物有二十种以上,还有很多化合物不能检测出来。可见麦草热解产物是非常复杂的。由表5可知酸类化合物在热解油中含量较多,其中乙酸含量较高,测其ｐＨ值为2.7,热解油呈酸性,对设备有一定的腐蚀性。而多环芳香化合物含量极少,可以忽略。Ｅｌｌｉｏｔｔ[6]也证实多环化合物在热解液化产物中是可忽略的。因为多环芳香化合物是致癌的主要物质。气相色谱质谱分析出的大多数含氧热解液化产物与前述ＦＴＩＲ分析结果是一致的。Ｃ-Ｏ键在燃烧过程中不放热,故官能团含氧量高会降低液化产物的热值。但可用加氢或脱氧方法进一步精制成热值高的燃料。
从表5可知:热解油中溶剂可抽提组分中,醋酸相对含量占47.9%,显著高于其它物质,热解产物主要是酸、酮、呋喃、酚等化合物,这与红外光谱分析所得结果相符。但若作为液体燃料,提高其热值及燃烧性质,还得考虑其是否易于脱氧,从而提高碳氢比。热解过程中生物质主要发生大分子断裂反应,降解成低分子化合物,同时生成小分子(如ＣＨ4、Ｃ2Ｈ4、Ｃ2Ｈ6、ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2等)气相组分副产物。说明气体与液体产物反应是密切相关的[7]。
4 结 论
麦草在管式炉中热解,其最佳温度为500℃,高于或低于500℃,液体产物得率降低。傅立叶红外光谱分析表明产物液体成分多数都是含氧化合物。热解油呈酸性,热解液化油中溶剂可抽提组分中,有机酸相对含量很高,四种有机酸相对含量达66.2%,对设备有腐蚀性,液化油用作高品质燃料油,需进行精制、脱氧、提高氢炭比。气相产物中可燃性气体相对含量占55.3%,可作为热解液化系统的热能来源。