棉花秸稈微波裂解制取生物油及其提質(zhì)改性技術(shù)研究.pdf

1、隨著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展，化石燃料的消耗量逐漸增大，化石燃料的價(jià)格也逐漸升高，能源緊張和環(huán)境污染問(wèn)題，正一步步的制約著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。所以，人們對(duì)替代燃料的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。生物質(zhì)資源是一種清潔的可再生資源，而通過(guò)生物質(zhì)裂解、液化等技術(shù)，可以將生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為生物燃料或者高附加值化學(xué)品。中國(guó)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，伴隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，產(chǎn)生出大量的副產(chǎn)物，而作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)副產(chǎn)物的農(nóng)作物秸稈中存在著大量的生物質(zhì)資源，對(duì)于農(nóng)作物秸稈中的生物質(zhì)資源的開(kāi)發(fā)和利用，也

2、越來(lái)越受到研究者的關(guān)注。因此，本文就以棉花秸稈作為生物質(zhì)原料，分別通過(guò)生物質(zhì)微波裂解、液化技術(shù)，轉(zhuǎn)化為液化產(chǎn)物，并對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分析后進(jìn)行分離，然后確定產(chǎn)物中主要成分進(jìn)行模型化合物的催化加氫實(shí)驗(yàn)，從而達(dá)到提高產(chǎn)物品質(zhì)、創(chuàng)造高附加值化學(xué)品的目的。
　　1.以棉花秸稈為原料，采用微波輔助裂解技術(shù)將棉花秸稈轉(zhuǎn)化為生物油。通過(guò)響應(yīng)面中心組合回歸實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化了微波輔助裂解技術(shù)棉花秸稈的最佳工藝條件：粒徑為過(guò)20目篩、微波吸收劑2g、波功率1800

3、W，反應(yīng)時(shí)間23.5分鐘，反應(yīng)溫度為550℃。實(shí)際生物油產(chǎn)率最高為32.47％。對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分析，得知生物油中主要含有酚類(lèi)、羧酸類(lèi)和芳香族化合物。
　　2.為進(jìn)一步增加生物油產(chǎn)率，研究了不同催化劑對(duì)棉花秸稈裂解生物油的產(chǎn)率的影響，研究認(rèn)為用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的磷酸預(yù)處理，加入氯化鈉的量為8%，此混合催化劑對(duì)棉花秸稈生物質(zhì)裂解制備生物油比較有利，在微波功率1900W，裂解溫度500℃，裂解時(shí)間30min條件下，生物油的產(chǎn)率達(dá)到了45.5

4、1%。對(duì)棉花秸稈生物油進(jìn)行成分分析，發(fā)現(xiàn)生物油含有酚、醛、酯、羧酸、酮、醇、呋喃類(lèi)等物質(zhì)，其中酚類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量最高。
　　3.以棉花秸稈為原料，選擇乙二醇為液化劑，濃硫酸和對(duì)氨基苯磺酸混合催化劑，采用微波輔助直接催化液化技術(shù)對(duì)棉花秸稈進(jìn)行液化。采用響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)得到的最佳工藝條件為：功率為600W、對(duì)氨基苯磺酸為5%、濃硫酸為25%、反應(yīng)溫度140℃、微波時(shí)間25min、液料比15:1，在此最佳工藝條件下液化產(chǎn)率為94.54%。并

5、對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)主要產(chǎn)物有酚類(lèi)、長(zhǎng)鏈脂肪酸、長(zhǎng)鏈脂肪酸酯、油酸等。
　　4.對(duì)生物油產(chǎn)物采用溶劑分離法進(jìn)行分離，再經(jīng)過(guò)GC-MS分析后得知生物油中主要化合物有酚類(lèi)、酮類(lèi)、酸類(lèi)、酯類(lèi)、脂肪族化合物、醛類(lèi)等，其中酚類(lèi)化合物所占比例最高。大量含氧官能團(tuán)的存在，導(dǎo)致生物油，含氧量增高、酸性增加、品質(zhì)下降，需要對(duì)生物油進(jìn)行催化加氫等相應(yīng)的改性處理，以降低氧的含量和油的黏度，從而提高生物油品質(zhì)。
　　5.以苯酚作為生物油的模型化合