小球藻加壓催化液化制取生物燃油基礎研究.pdf

1、當今在我國經濟快速發(fā)展和對石油進口依存度不斷提高的背景下，把生物質工業(yè)化轉化為液體燃料的技術對我國的可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。本研究采用直接液化的方式將高蛋白含量的小球藻在高壓反應釜內轉化為粗生物油，實現(xiàn)生物質向液態(tài)燃油的轉變。實驗針對反應溫度、停留時間、料液比、添加劑、催化劑種類和用量等參數對液化產物性質的影響進行研究。通過元素分析、傅里葉紅外(FT-IR)、氣相色譜-質譜聯(lián)用技術(GC-MS)、熱重(TG-DTA)分析等方法，對

2、產品生物油的特性進行較全面的研究，進而探討液化工藝，提高生物油產率，通過添加催化劑使生物油產品性質得到改善。
　　通過對反應條件的考察，發(fā)現(xiàn)在反應溫度260℃，料液比0.2g/mL，停留時間為30min的條件下，生物油產率達67.28％，殘渣率7.07％。生物油的元素分析數據表明，與原料小球藻相比，碳含量顯著增加，氧含量明顯降低，計算可知熱值由20.64 MJ/kg提高到30.23MJ/kg。FT-IR和GC-MS分析結果表明生物

3、油主要是由酯類和酮類化合物組成。NaOH、K2CO3、 KOH等催化劑的加入對生物油產率提高無明顯貢獻，而加入FeS對生物油產率提高比較顯著，5％FeS添加量時生物油產率達到72.47％，殘渣率降低到4.30％。乙二醇的添加雖然提高了生物油產率，但生物油的品質下降，結合元素分析結果發(fā)現(xiàn):生物油中碳含量降低，氧含量反而升高，使得熱值僅有19.23 MJ/kg。FT-IR和GC-MS分析也表明酯類、酮類物質含量下降，酸類物質增加，而且生物油

4、成分變得更為復雜。
　　選用海洋廢棄物貝殼作為催化劑時，當貝殼粉添加量5％、停留時間15min、反應溫度260℃、料液比0.2g/mL時反應條件下，生物油產率達76.58％，殘渣率6％左右。貝殼粉的添加既縮短了反應時間，又獲得了高產油率，進而節(jié)約了生產成本。通過計算元素分析結果，得知生物油的熱值為30.16MJ/kg，GC-MS結合FT-IR分析表明，生物油物質種類相對減少，酯類物質含量增加，另外還有酮類、醇類等物質。