含油微藻加壓催化液化制備生物燃油基礎(chǔ)研究.pdf

1、生物質(zhì)直接液化是制備可再生燃油的主要工藝之一。本文旨在以微藻為原料，催化液化制取可再生生物質(zhì)燃油。利用熱化學(xué)液化工藝，采用直接液化的方式將蛋白質(zhì)含量高的螺旋藻轉(zhuǎn)化為粗生物油，促成生物質(zhì)向液態(tài)燃油的轉(zhuǎn)變。向高壓反應(yīng)釜內(nèi)添加螺旋藻原料、供氫溶劑和催化劑進(jìn)行加壓液化反應(yīng)，本文主要考察了反應(yīng)溫度、料液比、保持時(shí)間、溶劑添加劑、催化劑種類和用量等參數(shù)對(duì)液化產(chǎn)物的影響。為比較全面地研究生物油的特性，通過(guò)元素分析、傅立葉紅外(FT-IR)、氣相色譜-

2、質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC-MS)、掃描電子顯微鏡(SEM)等手段對(duì)生物油和液化殘?jiān)M(jìn)行了分析。
　　 以水為溶劑時(shí)，反應(yīng)溫度在300℃時(shí)生物油產(chǎn)率最高，達(dá)35.4％，殘?jiān)a(chǎn)率為3.3％。反應(yīng)保持時(shí)間為60min時(shí)生物油產(chǎn)率最高，達(dá)49.3％，殘?jiān)a(chǎn)率也很低，為2.3％，但為了節(jié)約能量投入可適當(dāng)減少保持時(shí)間。料液比從0.04g/mL增加到0.40g/mL，生物油產(chǎn)率從37.7％下降到29.1％，考慮到低料液比時(shí)生物油產(chǎn)量很低，實(shí)際應(yīng)用中

3、可適當(dāng)加大料液比，本文認(rèn)為0.20g/mL的料液比值較合適。添加沸石-Ca、沸石-Fe催化劑，發(fā)現(xiàn)生物油產(chǎn)率都不高，約30％，可能催化劑的存在促進(jìn)了氣相產(chǎn)物的生成。生物油的元素分析數(shù)據(jù)表明，生物油與微藻螺旋藻相比，碳含量顯著增加，氧含量明顯降低，熱值提高到30MJ/kg。根據(jù)FT-IR譜圖可觀察到生物油中締合-NH、-CH2-、C=O、C-O等基團(tuán)，說(shuō)明生物油中可能含有酰胺類和酯類物質(zhì)。液化殘?jiān)腟EM照片顯示，螺旋藻被分解，其完整細(xì)胞

4、結(jié)構(gòu)明顯被破壞，殘?jiān)€有粘附現(xiàn)象。
　　 以無(wú)水乙醇為溶劑時(shí)，考察溫度從220到280℃，生物油產(chǎn)率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，260℃時(shí)產(chǎn)率最高，為72.8％。料液比從0.20g/mL到0.50g/mL，生物油產(chǎn)率逐漸下降，本文認(rèn)為0.30g/mL的料液比能保持較好的生物油產(chǎn)率也能有較高的產(chǎn)量。隨著保持時(shí)間的延長(zhǎng)，生物油產(chǎn)率呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，30min以后基本趨于穩(wěn)定，30min時(shí)生物油產(chǎn)率為74.8％。供氫溶劑四氫呋喃對(duì)生物油產(chǎn)率

5、沒(méi)有顯著影響，8％(溶劑體積分?jǐn)?shù)，下同)添加量時(shí)生物油產(chǎn)率為75.1％，乙二醇的添加能促進(jìn)生物油的生成，產(chǎn)率隨著添加量的增加而升高，并且殘?jiān)a(chǎn)率低(約6.0％)，顆粒細(xì)小、不粘結(jié)。采用多種催化劑研究對(duì)生物油產(chǎn)率的影響，只有Na2SiO3·9H2O和Ca-催化劑對(duì)生物油產(chǎn)率提高有明顯促進(jìn)作用。Ca-催化劑用量為5％(相對(duì)螺旋藻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)時(shí)，生物油產(chǎn)率最高，達(dá)79.4％，最佳反應(yīng)溫度為260℃。乙二醇添加劑聯(lián)合Ca-催化劑對(duì)螺旋藻液