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_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

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

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