收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

生物油的烯烃改性精制及应用基础研究

杨续来  
【摘要】: 生物质具有可再生和碳中性的优点,其利用符合我国经济社会低碳发展的要求。生物质快速热裂解技术可将生物质转化为一种称之为生物油的初级液体燃料,该技术成为当今世界可再生能源发展领域中的前沿技术之一。生物油的组成非常复杂,稳定性差、腐蚀性强等特点导致生物油燃料特性较差,与常规化石燃油不互溶,难以直接高端利用。因此,生物油需经过精制改性才有可能替代柴油汽油等使用。本文针对生物油由多羟基化合物组成的特点,利用钨磷酸酸式铯盐为固体酸催化剂,首次在生物油的烯烃改性精制这个全新的领域中作了探索性研究,目的是将生物油转化成酸性低、疏水性强和热值高的含氧液态燃料;由于目前传统的生物油精制方法都还处在实验室研究阶段,还需要很长的时间才会有实质性的工业化成果出现,而钙基改性生物油(CEBs)的开发将生物油的高含酸量的劣势转变为优势,能将生物油的能源利用与工业用烟气脱硫脱硝剂集于一体,有可能成为未来煤炭清洁燃烧的一种主流技术,也将是实现生物油大规模工业化应用的最直接途径。 本研究选用自制的蒙脱土K-10负载30% Cs2.5H0.5PW12O40(30% Cs2.5/K-10),和商业Amberlyst15为固体酸催化剂,采用C8烯烃(1-辛烯和2,4,4-三甲基戊烯)开展生物油的改性精制研究。双组分生物油模型化合物研究表明30%Cs2.5/K-10和Amberlyst15具有较高的催化活性和催化选择性,苯酚的烷基化反应可以和烯烃的乙酰化、水合等反应同步进行,分别生成烷基化苯酚、乙酸辛基酯和辛醇等,羟基丙酮和呋喃类等化合物易导致催化剂的失活。在生物油多组分模型混合物的烯烃改性研究中发现,烯烃水合生成相应的醇是主要反应,伴随着水合反应发生的为乙酸和甲醇的酯化反应;30% Cs2.5/K-10和Amberlyst 15在多组分模型化合物混合体系中都表现出较低的催化活性,Amberlyst 15在100℃左右和有水存在体系中分解丢失。 生物油的烯烃改性精制研究发现只有生物油中的水在酸催化下与烯烃发生水合反应,这可以将生物油中不可燃的水转化成可燃的醇,没有其他组分参与烯烃的改性反应;由于生物油的热稳定性很差,酸催化精制过程中大量的缩聚反应伴随着烯烃水合反应的发生,这使得生物油经过双液相烯烃改性精制反应后含水量升高;生物油与1-辛烯在碳酸二乙酯溶液中实现的单液相精制反应效果明显好于无溶剂存在下的双液相精制效果,如100℃C时,单液相精制生物油含水量在1-辛烯和碳酸二乙酯的共同作用下下降了73.2%,热值提高了8.3%;提高温度有利生物油的烯烃改性精制;单液相改性的生物油可以作为燃油直接使用或代替纯的DEC作为含氧燃料添加剂使用;利用DEC分离分级生物油可以提高生物油的能源利用和提取化工产品相结合的经济可行性;大孔强酸酸性阳离子树脂Amberlyst 15在生物油中的催化活性要好于30% Cs2.5/K-10,但在使用过程中易发生溶胀而分解流失。 钙基改性生物油(CEBs)可以直接应用于燃油锅炉,有研究表明CEBs煅烧过程析出的有机气体CnHm在合适的气氛下有明显的脱硝效果,而煅烧后形成的多孔CaO具有很高的活性,能够有效地脱除SO2气体,生产成本远低于工业用醋酸钙或醋酸钙镁等有机钙盐。本研究通过添加不同量的Ca(OH)2到生物油中得到不同性质的CEB,比较了CEBs与有机钙盐醋酸钙(CA)的煅烧分解特性,采用Coats-Redfern和Doyle两种积分方程对样品分解的动力学数据进行了估算,结论认为分别在pH为8和10两个条件下得到的CEB8和CEB10可以直接以液态的形式喷入燃煤炉膛,实现能源利用与脱硫脱硝剂的结合;CEBs的热分解过程与CA的很相似,可以分为四个阶段:第一阶段主要为样品中水分的丢失;第二阶段主要为CEBs中轻质组分的燃烧以及重质有机组分的炭化;第三阶段也就是有机钙盐的分解生成CaC03,伴随着一些炭化有机物的燃烧;第四个阶段主要就是CaC03分解生成CaO的过程;生物油中含有的碱金属元素可以加速CaC03的分解以及CaO的烧结,使得CEB的分解煅烧速率要快与CA。CEBs分解得到的多孔CaO的比表面积要小于CA分解得到的CaO,但前者孔隙率大于后者;CEBs煅烧后形成的多孔CaO的比表面积和孔隙率都随CEBs中钙含量的增加而下降。动力学数据表明样品热分解的第二、三个阶段的分解是以成核和核生长为控制步骤的A1机理进行的,多孔CaO的生成是这一机理最直接的证明;除CEB12外的样品的热分解第四阶段是以球形对称三维相界面反应为控制步骤的R3机理,由于CEB12含有很多未反应的Ca(OH)2,导致CEB12在该阶段的分解还是以成核和核生长为控制步骤的A1机理进行。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王景华;崔洪友;李志和;易维明;;生物油的性质及其分离研究进展[J];化工进展;2009年12期
2 崔洪友;王景华;魏书芹;马成亮;禚淑萍;王丽红;李志合;易维明;;超临界CO_2萃取分离生物油[J];山东理工大学学报(自然科学版);2010年06期
3 钱伯章;;美国能源部支持将生物油改质为烃类运输燃料工艺开发[J];炼油技术与工程;2010年07期
4 董治国,王述洋;生物质快速热解液化技术的研究[J];林业劳动安全;2004年01期
5 刘荣厚;;生物质快速热裂解制取生物油技术的研究进展[J];沈阳农业大学学报;2007年01期
6 徐莹;王铁军;张琦;马隆龙;常杰;汪璐;王晨光;;镍基催化剂上生物油临氢催化改质的试验研究[J];太阳能学报;2009年02期
7 戴佳佳;仲兆平;宋敏;;生物油溶剂萃取以及萃取-柱层析分离法的研究进展[J];能源研究与利用;2009年05期
8 李允超;王贤华;杨海平;张世红;陈汉平;;生物油分离精制技术的研究进展[J];生物质化学工程;2010年06期
9 于济业;彭艳丽;李燕飞;李贞;易维明;柏雪源;;生物油/柴油乳化燃油稳定性试验[J];山东理工大学学报(自然科学版);2007年05期
10 朱锡锋;陆强;;生物质快速热解制备生物油[J];科技导报;2007年21期
11 李晓娟;常建民;范东斌;;生物质快速热解技术现状及展望[J];林业机械与木工设备;2009年01期
12 王琦;姚燕;王树荣;骆仲泱;岑可法;;生物油离子交换树脂催化酯化试验研究[J];浙江大学学报(工学版);2009年05期
13 章文;;生物油可改质为汽油、喷气燃料、柴油和减压瓦斯油馏分[J];石油炼制与化工;2009年09期
14 ;复旦大学用大型海藻制成生物油 污染元凶有望变身新兴能源[J];中国西部科技;2010年13期
15 ;大型海藻浒苔成功制成生物油[J];精细化工原料及中间体;2010年08期
16 ;复旦大学用大型海藻制成生物油[J];宁波化工;2010年02期
17 孙玉凤;高虹;王通洲;;玉米秸秆生物质热裂解产物分析[J];沈阳理工大学学报;2010年05期
18 陈尔旺;陈明强;王君;刘少敏;王华;;生物油分离技术的研究进展[J];广州化工;2011年03期
19 杨昌炎;吴祯祯;郑冬洁;丁一刚;吴元欣;;玉米秸秆微波热解研究[J];武汉工程大学学报;2011年06期
20 刘世锋;王述洋;白雪双;;生物质闪速热解技术及生物油的应用[J];林业劳动安全;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐玉福;胡献国;王琼杰;李文东;;生物油的精制对其腐蚀与磨损性能的影响[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
2 周东;张良;张士成;付洪波;陈建民;;大型海藻浒苔水热液化提取生物油[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
3 张良;周东;张士成;陈建民;;水葫芦低温液化制取生物油的试验研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
4 朱锡锋;郑冀鲁;郭庆祥;朱清时;;生物质热解液化小试装置研制及初步实验[A];2004年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2004年
5 常杰;张琦;付严;王铁军;;固体酸上生物油催化酯化改质研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
6 朱锡锋;郭庆祥;陆强;;生物质自热式热解液化研究与应用[A];2006中国科协年会论文集(第13分会场)[C];2006年
7 朱锡锋;郭庆祥;陆强;;生物质自热式热解液化研究与应用[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年
8 张琦;常杰;吴创之;王铁军;;生物油改质提升研究的进展[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
9 王九;陈波水;方建华;安建勇;;新型代用燃油—生物油应用研究进展[A];2007高技术新材料产业发展研讨会暨《材料导报》编委会年会论文集[C];2007年
10 李玉柱;于海业;;生物油与生物柴油的综合比较[A];农业机械化与新农村建设——中国农业机械学会2006年学术年会论文集(上册)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨续来;生物油的烯烃改性精制及应用基础研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 熊万明;生物油的分离与精制研究[D];中国科学技术大学;2010年
3 彭军;超临界流体中生物油提质的研究[D];浙江大学;2009年
4 郭祚刚;基于分子蒸馏技术的生物油分级品位提升研究[D];浙江大学;2012年
5 彭锦星;木质原料快速热解制取生物油及生物油分级催化提质研究[D];天津大学;2012年
6 陈天举;生物质热裂解产物收集系统对生物油特性影响及产物应用研究[D];上海交通大学;2012年
7 徐玉福;典型微藻生物油的制备及其摩擦学特性研究[D];合肥工业大学;2012年
8 张栋;生物质热解油雾化燃烧及气化的实验研究与数值模拟[D];中国科学技术大学;2012年
9 张冀翔;生物油在亚临界、超临界流体中的制备与提质改性研究[D];浙江大学;2013年
10 聂俊琦;生物油分离与精制的研究[D];中国科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张凤;微波条件下阳离子交换树脂催化提质生物油的研究[D];浙江大学;2011年
2 阮仁祥;生物油的精炼提质研究[D];中国科学技术大学;2011年
3 李智君;溶剂对生物油热稳定性和加氢提质效应研究[D];郑州大学;2013年
4 谢鲲;生物油热物性及生物质热解气喷雾冷凝过程的关键问题研究[D];中国科学技术大学;2010年
5 王锦江;催化酯化改质生物油的试验研究[D];华南理工大学;2010年
6 李其义;生物油低温催化加氢预处理[D];华东理工大学;2011年
7 王通洲;玉米秸秆热解制取生物油及其性质研究[D];沈阳理工大学;2010年
8 郭春霞;微波条件下生物油催化酯化提质的研究[D];浙江大学;2010年
9 韩红睿;生物油—甲醇在镍基催化剂上的催化转化制氢研究[D];郑州大学;2011年
10 刘倩;生物油提质及副产物醋酸钙镁盐性能研究[D];大连理工大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 赵凤华 信永华;从烟道气中“寻找”生物油[N];中国技术市场报;2010年
2 邱阳;新技术可用烟道气中的二氧化碳制取生物油[N];中国知识产权报;2010年
3 陶韡烁 记者 王春;复旦大学用大型海藻制成生物油[N];科技日报;2010年
4 记者 彭德倩;5吨浒苔=1吨“生物油”[N];解放日报;2010年
5 记者 赵凤华 通讯员 信永华;烟道气中的二氧化碳可制取生物油[N];科技日报;2009年
6 广日;浒苔可提炼生物油[N];中国渔业报;2010年
7 刘纯友 通讯员  汪明星;生物油在肥试产成功[N];安徽日报;2007年
8 通讯员 谢秀琼 记者 蒋勇;宁波营建“生物油林”[N];浙江日报;2010年
9 特约记者 杨保国;中科大热解液化秸秆制生物油[N];大众科技报;2006年
10 记者 姜海;美开发出家禽废弃物转化生物油装置[N];科技日报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978