基于生物質(zhì)預(yù)處理與復(fù)配溶劑改善生物油品質(zhì).pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題給全球可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重挑戰(zhàn)。生物質(zhì)作為一種可再生潔凈能源受到了人們的日益關(guān)注。快速熱解具有生產(chǎn)成本低、周期短、效率高等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是生物質(zhì)利用最有前景的技術(shù)之一。生物質(zhì)熱解制備的生物油具有易儲(chǔ)存和運(yùn)輸、潔凈的優(yōu)點(diǎn)，是很好的化石燃料替代物。但是，生物油的組成復(fù)雜，具有腐蝕性強(qiáng)、黏度大和熱值低等缺點(diǎn)，導(dǎo)致其無(wú)法廣泛應(yīng)用。研究表明，生物質(zhì)中的金屬元素會(huì)在生物質(zhì)熱解過(guò)程中發(fā)生催化反應(yīng)，降低生物油品質(zhì)，并且生物

2、油中含有大量活性含氧官能團(tuán)，會(huì)在儲(chǔ)存過(guò)程中發(fā)生聚合、縮醛等反應(yīng)，導(dǎo)致生物油容易分層?；诖?，本文主要通過(guò)生物質(zhì)預(yù)處理以及在生物油中添加復(fù)配溶劑改善生物油品質(zhì)。
　　1、油洗預(yù)處理生物質(zhì)對(duì)熱解產(chǎn)物分布的影響
　　生物質(zhì)熱解產(chǎn)物進(jìn)行分級(jí)冷凝，制備的水相生物油具有含水量高、酸性大的特點(diǎn)。采用水相生物油洗滌（簡(jiǎn)稱為油洗）預(yù)處理生物質(zhì)，利用元素分析儀、熱重分析儀和Py-GC/MS進(jìn)行研究。結(jié)果表明經(jīng)過(guò)預(yù)處理的核桃殼中Na、K、Ca和M

3、g四種金屬元素的含量都有所降低，由于堿金屬的活性較強(qiáng)，其中Na和K元素的含量降低最明顯。核桃殼熱解過(guò)程主要分為四個(gè)階段:脫水階段、預(yù)熱解階段、快速熱解階段和炭化階段。油洗預(yù)處理對(duì)核桃殼的組成和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，整個(gè)曲線向右偏移，曲線兩個(gè)峰的辨識(shí)度增加，最大失重速率的溫度增加，最后殘余量減少。由于生物質(zhì)含有許多金屬元素，在其熱解過(guò)程中會(huì)發(fā)生催化作用，促進(jìn)小分子化合物乙酸、丙酮等產(chǎn)生，減少脫水糖的形成。油洗預(yù)處理降低核桃殼中金屬元素的含量，使得

4、熱解產(chǎn)物中的酸類和酮類產(chǎn)量降低，酚類和糖類產(chǎn)量增加，提高生物油的品質(zhì)。在熱解時(shí)間不變的條件下，熱解產(chǎn)物種類和產(chǎn)量先隨溫度升高而增加，當(dāng)溫度較高時(shí)，熱解產(chǎn)物的種類保持不變。在熱解溫度為500℃時(shí)，以酚類物質(zhì)為代表的目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)量最大。在高溫下，過(guò)長(zhǎng)的熱解時(shí)間會(huì)導(dǎo)致酚類物質(zhì)發(fā)生二次裂解。因此，熱解溫度為500℃時(shí)，最佳熱解時(shí)間為20s。
　　2、添加復(fù)配溶劑提高生物油穩(wěn)定性
　　通過(guò)在80℃下對(duì)生物油進(jìn)行老化實(shí)驗(yàn)。研究老化前后生物

5、油粘度、含水量、pH值及化學(xué)組成，結(jié)果表明化后，生物油黏度和含水量增加，酚類、醛類、酮類和呋喃類物質(zhì)減少。這是由于生物油含醛、酮等化合物發(fā)生聚合、縮醛、酯化和氧化等反應(yīng)。所以，基于此研究復(fù)配溶劑正丁醇、二甲基亞砜和乙酸乙酯對(duì)生物油儲(chǔ)存性能的影響，通過(guò)對(duì)生物油進(jìn)行物理稀釋，降低反應(yīng)物濃度或改變生物油的微觀結(jié)構(gòu)降低生物油反應(yīng)速率和與生物油中的活性組分發(fā)生反應(yīng)抑制大分子聚合物的產(chǎn)生。利用Design-Expert軟件中混合設(shè)計(jì)的單行格子法得到