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《华南理工大学》 2017年
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基于催化加氢改质的生物油新工艺研究

郭姝君  
【摘要】:生物油是可替代石油燃料的碳中性能源,但是其酸值高、含水量高、热值低、热稳定性差等问题严重制约着生物油作为液体燃料的使用性,本文针对生物油中醛酮类组分的存在所导致的生物油热不稳定性等问题,通过高效的氧化酯化及烷基化对生物油热不稳定组分进行提质,而后对提质产物进行催化加氢来进一步提高生物油的品质,最终获得较高品位液体燃料。本论文以H_2O_2为氧化剂,采用一锅法催化氧化酯化提质生物油,得到的最优条件为100℃、12.5wt%Amberlyst-36离子交换树脂、醇油比1:1,生物油的酸值从40.88mgNa OH·g-1降低至14.82 mgNa OH·g-1,水分含量从36.37%降低至17.54%,热值由14.46MJ·kg-1提升至25.13 MJ·kg-1,粘度从18.49 mm2·s-1降为7.04 mm2·s-1,C元素含量从38.42%提高至51.01%,而O元素从52.75%减少至39.86%。与酯化提质工艺比较,双氧水的存在使得体系中不稳定醛酮类进一步转化为稳定的目标产物,氧化酯化提质油的酯、醇、醚的相对含量为84.2%,比酯化提质油提高了19.6%,酸类和醛酮类的相对含量降至0.08%和5.12%,比酯化提质油分别少了2.6%和4.23%,最后利用水和二氯甲烷对氧化酯化提质油萃取分离得到高附加值的糖类及其衍生物。以最佳条件下的催化氧化酯化提质油为研究对象,对萃取油相直接进行加氢精制,但酯醇醚含量较高的情况下,加氢脱氧率不高,因此对萃取油进行90℃减压蒸馏,获得54.44%主要为酯醇醚类的90℃馏分,45.56%的余相,其成分为酚类、长链酯类等,对余相以Pd/C为催化剂进行加氢精制,焦炭产率只有1.4%,高位热值进一步升级到31.38 MJ·kg-1,水分含量降低至13.78%。为了获得更加高值化的升级产品,引入2-甲基呋喃对生物油进行预烷基化的处理,促进不稳定的醛酮类发生烷基化反应,增加碳链长度,生成C10以上化合物,再进行催化加氢精制,最终产品油高位热值达到33.43 MJ·kg-1,并对其模型化合物的烷基化加氢反应的机理进行了探索。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TK6

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