木质纤维原料制炭时之热解特性与炭性质.doc

木質纖維原料製炭時之熱解特性與炭性質Pyrolysis Characterstics and Charcoal Properties of Wooden Fibrous Raw Materials during Manufacturing Charcoal 研究生：林德財 Lin De-Tsai 指導教授：藍浩繁 Lan Haw-Farn 【摘要】 依據農委會統計 2009 之蓮霧 Eugenia javanica Lam 全台種植面積達 5,977 ha，且為屏東地區之特有產物，農民常以修技促進果實生長，每年之修技量即達12公噸；而可可椰子 Cocos uncifera Linn.,Coconut 也有 3,520 ha，此類農林殘餘物，倘能妥善利用，將可發展出高附加價值之產品，並達永續經營與節能減碳之功效。 本研究之目的為建立農林殘餘物之處理模式與炭材性質之檢測方法，以達到善加利用回收之農業資源，減輕環境負荷之目標。試驗之進行，首先利用搗切機及植物纖維分離機處理成蓮霧木片與椰殼纖維；其次藉由熱重分析法 Thermogravimetric analysis, TGA 及熱裂解氣相層析-質譜法 Pyrolysis gas chromatograph-mass spectroscope, Py-GC/MS 探討熱裂解性質，並分析其產物之化學組成，俾供為訂定製炭溫度之依據；再以連續式電熱高溫炭化爐以固定送料速率 13.12 cm/min 及不同溫度 400、500、600、700及800℃ 研製炭材料，並以原料之木材化學組成性質探討製炭溫度對於收率、酸鹼值、灰分、視密度與熱值等關係，且分析製炭溫度對原料於製炭後之近似分析 水分、灰分、揮發分與固定碳 之關係，並將經過漂浮率試驗後之材料進行熱值、氣相吸附 如BET 與液相吸附試驗 如亞甲基藍 評估炭材料孔隙性質之效用與等級，試驗結果如下： 蓮霧木片試樣由TGA試驗得知，半纖維素、纖維素與木質素之熱裂解溫度區間範圍，分別在℃、31-337℃與℃。椰殼纖維及油棕櫚纖維之半纖維素熱裂解溫度分別為210℃與180℃；纖維素熱裂解溫度分別為330℃與320℃；木質素分別為395℃與398℃。 蓮霧木片進行熱裂解-氣相層析-質譜法試驗結果之熱裂解產物酸類 如醋酸與甲酸等 、酚類 如2-甲基酚、2甲氧基酚、2-甲氧基4-乙烯基酚及2-甲氧基- 4-甲基酚等 、烯類 如 2-環戊烯與2- 2- -1,3-丁二烯等 、烷類 如2-甲基丙烷 、醛類 如乙醛、糠醛、香草醛及2-甲基醛等 、酮類 如丙酮 以及少量由半纖維素與纖維素熱裂解所得到的複雜化合物。 木材化學組成觀點論之，製炭前可進行材質化學分析以獲得較好之炭收率，並可經由熱處理 如熱水處理 將纖維中之糖分降低使整體炭收率提高，使材料達到最佳利用率。由於木質纖維原料常會因三大成 半纖維素、纖維素與木質素 受熱裂解而有多量之揮發性物質產生，導致炭收率隨炭化溫度增加而降低。 蓮霧木片 枝條與主幹 與棕櫚科植物 椰殼纖維與油棕櫚 炭材之酸鹼值、灰分與熱值皆與炭化溫度成正相關。 利用蓮霧枝條研製而成之炭材料的漂浮率最低，且其視密度與炭化溫度成反比，將可採用枝條進行相關炭材加工利用。 非木纖維原料通常較木材之灰分含量較高，非木纖維可經NaOH處理，可有效降低纖維原料之灰分。 亞甲基藍試驗，高溫研製之非木纖維在炭材在液相吸附時較低溫炭材之吸附效果為佳。 椰殼纖維油棕櫚蓮霧木片According to the Council of Agriculture statistic to know that the wax apple growing area reaches 5,977 ha in Taiwan. And it’s the special product of Pingtung area. Farmers are often use pruning to promote fruit growth.. Annual amount of pruning can up to 12 tons. And there are 3,520 ha of the amount in coconut. While the trail properly use well such as agro-forestry residues can be able to develop high added value products. Reaching the performance of this study is sustainable developing and energy saving with carbon reduction. The purpose of