生物质热解的多联产原理

生物质热解多联产过程可以分为三个主要阶段：①主要发生脱水解聚、糖苷键断裂等反应，形成H2O、CO2、脂肪链酸、酯、醚、呋喃等产物，焦炭中的三组分聚合物网络由于木质素苯环的残留和脂肪链的缩合成环而转变为三维苯环网络；②主要发生脱支链、脱羰基、脱醚键、气固交互等反应，形成CH4、CO、酚类、含氮化合物等产物，焦炭中的三维苯环网络则通过苯环支链的缩合成环和苯环间醚键脱除聚合等过程转变为二维稠环结构；③主要发生脱氢缩聚和气固交互反应，形成氢气、稠环化合物，焦炭中的二维稠环结构通过稠环间缩聚、层片间脱醚键过程转为石墨微晶结构。热解多联产原理示意图如图3-36所示。

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图3-36　热解多联产原理示意图

在250～350℃之间，三组分聚合物结构依次通过多种羟基的脱除、糖链解构而使苯环富集度大幅提升，转变为木质素中间体；在350～450℃之间，木质素中间体内不饱和脂肪支链与已有苯环缩合成1～4个单层苯环或稠环结构，这些苯环排列方向非常紊乱，从而构成三维苯环网络结构；然后在450～650℃之间，再经由甲基/亚甲基、羰基、芳香醚键的脱除反应，稠环结构碳环数量不断增加而形成单一平面尺寸较大的二维稠环平面结构；温度高于650℃后，二维稠环平面结构则通过内部脱氢缩聚、不同平面间的脱醚键反应在平面法线方向上增加堆栈层数目，从而逐步向石墨微晶结构发展。