銅藻和聚丙烯共裂解制備烴類液體燃料油的研究.pdf

1、隨著人類活動(dòng)的日益頻繁，人類對(duì)能源的需求逐漸增加。傳統(tǒng)的化石燃料構(gòu)成了人類能源需求的主要部分，化石燃料的過(guò)快消耗不僅造成了能源的緊缺而且使得環(huán)境污染日趨嚴(yán)重。在能源與環(huán)境危機(jī)的雙重壓力下，生物質(zhì)由于其可再生性、低污染性、分布廣泛、資源豐富等特點(diǎn)受到研究者的廣泛關(guān)注。生物質(zhì)能源被認(rèn)為具有取代傳統(tǒng)化石燃料的潛力，利用生物質(zhì)來(lái)制備液體和氣體燃料正吸引著越來(lái)越多的研究者的關(guān)注。
　　本文以銅藻、羊棲菜（海洋植物）、小麥秸稈（草本植物）、竹

2、子、杉木（木本植物）為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行了元素分析、化學(xué)組成分析、工業(yè)分析、金屬元素含量分析以及熱重分析為后續(xù)的開(kāi)發(fā)利用提供指導(dǎo)。結(jié)果顯示:海洋植物中N、S以及灰分的含量高于陸生植物，銅藻中N和S的含量分別為2.10％和1.39％，而竹子中N和S的含量分別只有0.29％和0.11％，木質(zhì)生物質(zhì)中的木質(zhì)素明顯高于草本植物和海洋植物;一般而言，金屬元素含量越高，灰分含量越高，生物質(zhì)的灰分含量與其碳含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，碳含量越高，灰分含量越低;

3、揮發(fā)分含量與灰分含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，灰分含量越高，揮發(fā)分含量越低;TG曲線顯示生物質(zhì)揮發(fā)分含量越高，其熱解速率越快，熱解結(jié)束后總失重率越大。
　　以銅藻和聚丙烯的混合物為原料在0.2L的小型密閉反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行高溫裂解實(shí)驗(yàn)的研究，主要考察混合物比例、裂解溫度以及裂解氣停留時(shí)間對(duì)裂解產(chǎn)物產(chǎn)率及分布的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示混合物比例對(duì)反應(yīng)的影響最大，其次是裂解溫度和停留時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響。當(dāng)混合物中聚丙烯的含量由90％下降至10％時(shí)液體產(chǎn)率由57

4、.11％下降到9.56％，氣體產(chǎn)率由38.34％升高至64.47％隨后又降至55.28％。聚丙烯與銅藻的比例為3∶7和9∶1時(shí)液體中含氧化合物和氮雜環(huán)化合物的含量急劇增加而烷烴和烯烴的含量較低。對(duì)產(chǎn)物收率及組成進(jìn)行分析得到本實(shí)驗(yàn)的最適宜條件:反應(yīng)溫度為375℃，聚丙烯與銅藻的比例為9∶1，停留時(shí)間為30min，在此反應(yīng)條件下，液體產(chǎn)率最高達(dá)到了64.79％，氣體產(chǎn)率為30.69％，固體產(chǎn)率為4.52％。采用氣相色譜(GC)和氣質(zhì)聯(lián)用儀(

5、GC-MS)分別對(duì)其熱裂解的氣相產(chǎn)物和液相產(chǎn)物進(jìn)行組分分析:生物油組分中主要是烷烴、烯烴、芳香烴以及少量的醇、醛、醚、酮、脂類、酚類、羧酸等化合物;不凝氣主要由CO、CO2、H2、CH4、以及C2～C4的小分子烴類(C2H4、C2H6、C3H6、C3H8等)組成。結(jié)果表明，聚丙烯和銅藻共裂解過(guò)程中存在著協(xié)同作用，聚丙烯的加入可以提高產(chǎn)油率，降低含氧化合物的含量。其反應(yīng)機(jī)理主要是反應(yīng)過(guò)程中聚丙烯受熱產(chǎn)生大量的自由基與銅藻裂解產(chǎn)生的含氧化合