玉米全秆及其不同部位快速热解特性.PDF

第 30 卷 第 18 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.18 2014 年 9 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Sep. 2014 223 玉米全秆及其不同部位快速热解特性 ※ 王体朋，叶小宁，陆 强 ，张智博，董长青 （华北电力大学生物质发电成套设备国家工程实验室，北京 102206 ） 摘 要：为了优化玉米秆的热解利用途径，该文通过 Py-GC/MS （快速热解-气相色谱/质谱联用）试验，考察了玉 米全秆及其不同部位（秆皮、叶子、苞叶、芯部）的快速热解特性与产物分布，以及热解温度对产物分布的影响。 试验结果表明，玉米秆不同部位热解特性差异显著，且受热解温度的影响也不同；芯部低温快速热解产物中富含 4- 乙烯基苯酚（4-vinyl phenol ，4-VP ），其在 300℃下的相对峰面积高达 21.27% ，同时通过外标法确定其绝对产 率为 5.05% ；秆皮在 300 ℃时的快速热解产物中不但含有大量的 4-VP ，还含有较多的 5- 羟甲基糠醛 （5-hydroxymethyl furfural，HMF ，相对峰面积达到 6.61% ）；叶子在中温（500℃）下的热解产物中含有较高的小 分子醛酮类物质；而苞叶在中温（500℃）下热解产物中的酸含量最低，适用于制备作为液体燃料的生物油。该 文的研究成果将为生物质高值化利用提供理论依据，为生物质选择性热解提供新思路。 关键词：生物质；秸秆；热解；4- 乙烯基苯酚；生物油；外标法 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.18.028 中图分类号：TK6 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2014)-18-0223-07 王体朋，叶小宁，陆 强，等. 玉米全秆及其不同部位快速热解特性[J].农业工程学报，2014，30(18)：223－229. Wang Tipeng, Ye Xiaoning, Lu Qiang, et al. Fast pyrolysis characteristics of corn stalk and its different parts[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(18): 223 －229. (in Chinese with English abstract) 物油化学组成的影响，而其中 2 个重要因素是原料 0 引 言 种类与热解反应条件。 随着化石资源的日益短缺和全球性气候问题 玉米秆是一种产量大且分布广的农作物秸秆，作 的日益恶化，开发利用可再生资源成为全球共识。 为热解原料制备生物油的研究已有大量报道[6-10] 。近 生物质资源具有分布广、数量大、可再生、可储存 年来对玉米秆化学组成的研究显示，玉米秆各部位 等优点，受到广泛关注。热解是一种重要的生物质 （包括秆皮、秆芯、叶子和苞叶等）中纤维素、半 利用途径，它是在有限供氧或完全缺氧条件下，使 纤维素和木质素的含量差异明显，而化学组成的差 生物质受热降解生成气态、液态和固态产物的过 异是玉米秆不同部位生物转化或化学转化之间巨 程。其中热解液化技术是指生物质在中温（约 大差异的主要原因[11-15] 。然而，到目