纖維素生物質(zhì)熱解制取生物油的研究.pdf

1、生物質(zhì)能是一種清潔的、環(huán)境友好型可再生能源,具有儲量大、分布廣等優(yōu)點。通過生物質(zhì)熱解技術(shù)可將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體產(chǎn)品,經(jīng)提質(zhì)后可得到高品位的液體燃料——生物油。生物油是一種最有前景的石油燃料替代品,也是后石油時代多種化工原料的重要來源。開發(fā)生物質(zhì)能對于緩解我國液體燃料短缺,推動能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級和保障國家能源安全具有重要的意義。
　　 本研究基于生物質(zhì)熱解的原理,建立了一套小型生物質(zhì)熱解系統(tǒng)裝置。分別用范式分析法和纖維素測定儀分析

2、了5種生物質(zhì)中三種主要組分的含量,桉樹木屑的木質(zhì)素含量為28.34％,因此選擇桉樹木屑作為熱解原料。用電感偶和等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)分析了5種生物質(zhì)中常見金屬元素的含量,通過對各種金屬元素含量的對比分析,選擇了Mo元素作為裂化反應(yīng)的催化劑。
　　 利用下落床反應(yīng)器研究了桉樹木屑的熱裂解。結(jié)果表明,隨著熱解溫度的升高,生物質(zhì)炭的產(chǎn)量逐漸降低,氣體產(chǎn)量逐漸升高,生物油的得率先升高后降低,并在500℃時達到最大得率(40.57％

3、)。用GC-MS分析了桉樹木屑熱解的生物油水相、生物油和生物輕油主要組分。結(jié)果表明生物油水相中共檢測到26種化合物,分屬于酚類、酸類、酮類、烴類、醇類、醛類化合物,乙酸的相對質(zhì)量分數(shù)為34.77％(除去水之外的化合物質(zhì)量分數(shù),下同),檢測到10種酚類物質(zhì)的總質(zhì)量分數(shù)為35.98％。生物油中共檢測到19種化合物,其中13種酚類物質(zhì)總的質(zhì)量分數(shù)約為49.70％,對甲氧基苯酚、2,6.二甲氧基苯酚和2,6-二甲氧基-4-(2-丙烯基)-苯酚的

4、相對含量最高,分別為7.28％、8.35％和7.39％。生物輕油中酚類物質(zhì)約占總質(zhì)量分數(shù)的41.65％,其中2.甲氧基苯酚含量為13.31％。
　　 鑒于生物油的不穩(wěn)定性,利用合成的催化劑通過在線催化和離線催化對生物油進行了催化提質(zhì)、改性的研究。在線催化的結(jié)果表明,催化后的生物油水相中乙酸的相對質(zhì)量分數(shù)降低到8.25％,低于苯酚的相對含量;在生物油油相中,3-甲基噠嗪、3-甲基苯酚的相對質(zhì)量分數(shù)分別為27.67％和21.93％。

5、離線催化的結(jié)果表明,生物輕油可與乙酸酐發(fā)生酯化反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物具有很好的穩(wěn)定性。因此利用響應(yīng)面法優(yōu)化了生物輕油與乙酸酐在離線狀態(tài)下的反應(yīng),優(yōu)化結(jié)果表明當加入3.32 g固體堿催化劑,乙酸酐與生物輕油的摩爾比為3:5,反應(yīng)2.4h時,產(chǎn)物中約含有24％的乙酸酯類化合物。
　　 傳統(tǒng)化石能源的不可再生性及其利用過程中產(chǎn)生的污染問題,使尋找一種清潔的可再生能源成了迫在眉睫的任務(wù)。生物油被認為是最具有潛力部分替代石化燃料的一種能源。但是與