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(chǔ)量大、分布廣等優(yōu)點(diǎn)。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(shí)代多種化工原料的重要來源。開發(fā)生物質(zhì)能對(duì)于緩解我國液體燃料短缺,推動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)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(duì)各種金屬元素含量的對(duì)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(shí)達(dá)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(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為34.77％(除去水之外的化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同),檢測到10種酚類物質(zhì)的總質(zhì)量分?jǐn)?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?jǐn)?shù)約為49.70％,對(duì)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(duì)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?jǐn)?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(duì)生物油進(jìn)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(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低到8.25％,低于苯酚的相對(duì)含量;在生物油油相中,3-甲基噠嗪、3-甲基苯酚的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?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(dāng)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(shí),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(rèn)為是最具有潛力部分替代石化燃料的一種能源。但是與