生物油分離與精制的研究.pdf

1、在過(guò)去的幾十年里，由于化石能源的日益枯竭以及人類(lèi)對(duì)能源需求的增加，可再生能源受到人們的重視。生物質(zhì)就是一種潔凈可再生能源，由于其自身氮、硫含量少，所以生物質(zhì)在利用過(guò)程中所釋放的SO2和NOx要比通常的化石能源要少得多。同時(shí)，生物質(zhì)生長(zhǎng)過(guò)程中光合作用所吸收的二氧化碳的量和利用過(guò)程中所釋放的二氧化碳的量差不多是相當(dāng)?shù)?，故生物質(zhì)的利用也被稱(chēng)為二氧化碳零排放。
　　 從19世紀(jì)70中期年代石油危機(jī)開(kāi)始，圍繞生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料和化學(xué)品的

2、研究從未停止。作為生物質(zhì)熱解產(chǎn)物，生物油在生產(chǎn)化學(xué)品方面具有很大的應(yīng)用潛力，此外它也可以看作是具有前途的液體燃料。生物油的性質(zhì)與汽油燃料油很大的不同，這也使得生物油的處理和應(yīng)用出現(xiàn)很多的問(wèn)題。
　　 1.無(wú)機(jī)鹽及鹽溶液有效分離生物油的研究
　　 生物油要想作為一種生產(chǎn)化學(xué)品的資源，必須發(fā)展有效的分離方法，以生成極性類(lèi)似的組分并且使不穩(wěn)定組分聚集。相分離是一種有效的實(shí)現(xiàn)生物油初步分離的方法，通過(guò)加入少量無(wú)機(jī)鹽（生物油質(zhì)量的

3、6％）或者鹽溶液（生物油質(zhì)量的10％），生物油可以較快形成兩相（其中上層占40-80 wt％，下層占20-60 wt％），這些鹽包括氯化鋰、氯化鈣、氯化鐵、硫酸銨、碳酸鉀和硝酸鐵。根據(jù)元素分析、定量碳譜和GC/MS分析，我們證實(shí)了生物油中的一些主要組分分別富集于上、下兩層。上層具有高含量的水、乙酸和水溶性化合物，并且表現(xiàn)出低的密度、粘度以及熱值，此外，上層的可蒸餾組分的含量很高，達(dá)到65％。下層的性質(zhì)剛好和上層相反，具有低含量的水和高含

4、量的木質(zhì)素?zé)峤猱a(chǎn)物，表現(xiàn)出高的粘度和熱值，同時(shí)可蒸餾組分很少，只有不到10％的含量。上、下層的比例取決于所加鹽的類(lèi)型以及其用量。
　　 2.利用碳酸二甲酯和離子液體對(duì)酚類(lèi)O-甲基化的研究
　　 酚類(lèi)O-甲基化是一種重要的有機(jī)反應(yīng)，其產(chǎn)物芳基甲基醚是精細(xì)化工里有用的中間體，因此這種反應(yīng)被人們所廣泛研究。由于酚類(lèi)是引起生物油不穩(wěn)定的重要原因，故而對(duì)酚類(lèi)O-甲基化有利于生物油的穩(wěn)定。我們以碳酸二甲酯(DMC)為甲基化試劑，在離

5、子液體1-丁基-3-甲基氯化咪唑([bmim]Cl)存在下，對(duì)木質(zhì)素?zé)峤獾娜N酚（苯酚、愈創(chuàng)木酚和丁香酚）進(jìn)行了O-甲基化反應(yīng)，同時(shí)優(yōu)化了反應(yīng)條件。由于生物油通常含有大量的水和乙酸，我們也研究了它們對(duì)苯酚O-甲基化反應(yīng)的影響。碳酸二甲酯的水解反應(yīng)以及乙酸-碳酸二甲酯的酯化反應(yīng)都能和苯酚O-甲基化反應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)，并且乙酸對(duì)反應(yīng)的影響要更大些。最后，我們對(duì)反應(yīng)機(jī)理做了探討，它可以用軟硬酸堿理論來(lái)解釋。
　　 3.利用酚類(lèi)O-甲基化精制生物

6、油的研究
　　 生物油由400多種有機(jī)化合物組成，主要包括羧酸、醇類(lèi)、醛類(lèi)、酯類(lèi)、酮類(lèi)、糖類(lèi)、酚類(lèi)和一些具有多官能團(tuán)的化合物。生物油原油由于復(fù)雜的組成而表現(xiàn)出一些不需要的性質(zhì)，例如高氧含量(35-40％)、低熱值、腐蝕性、粘度大、低揮發(fā)性、高酸性以及熱不穩(wěn)定性，這些性質(zhì)給生物油的利用造成困難，生物油要想成為車(chē)用油，必須改善這些性質(zhì)。我們采用以碳酸二甲酯為甲基化試劑，離子液體催化的O-甲基化反應(yīng)，對(duì)氯化鋰溶液分離生物油所得下層進(jìn)行