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催化剂对亚临界水中生物质液化行为的影响

谢文  
【摘要】: 随着工业的发展,人们对石油,煤和天然气等燃料的需求越来越大。大量的化石燃料燃烧产生的二氧化碳引起了严重的温室效应,而且这些化石燃料是不可再生资源,因此开发利用可再生资源走可持续性发展道路已引起了人们的高度重视,所以近年来生物质在亚临界水中的液化反应越来越多的得到国内外科研人员的关注,以求得到石油的替代品——生物油。生物质在亚临界水中液化反应的影响因素主要有催化剂种类及其数量,反应温度,反应压力,反应时间,停留时间,物料配比,反应器类型等。 结合我国废生物质利用的现状,本研究用稻草为原料,以得到高产量高品质的生物油为目的,使用间歇式高温高压反应釜,在反应温度573K,压力18MPa,停留时间5min的条件下,对稻草在加入不同催化剂条件下的反应进行实验研究,主要包括了TiO2,CaCO3,Na2CO3,Al2O3,Ni,CuO,KNO3,Na2S,ZnCl2,和FeSO4,并对不同的催化剂以不同的比例进行混合进行了研究。实验结果表明加入适量的催化剂ZnCl2可以使生物油的产率显著增加,最高可达到32.90%,加入适量的催化剂Na2S可以使生物油的热值(HHV)显著升高,最高可达34.05MJ/Kg。当两种催化剂同时加入时可以使生物油的产率和热值同时达到最大,分别为33.85%和34.42MJ/Kg,并且使反应剩余残渣减少。对生成的生物油和残渣进行了观察和分析。使用了电镜观察了残渣,结果表明,固体残渣的结构遭到较严重的破坏,质地变得松散,有利于各种化学反应的进行。并且同时使用GC-MS(气相色谱-质谱联用)技术对生物油的成分进行了定性、定量分析,进一步确定了生物油的成分以及含量。生物油黏度较大,pH值位于2.0~4.0之间,显酸性,具有一定的腐蚀性,其中主要成分为酮类物质和酚类物质及其衍生物。


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