溶剂对生物油热稳定性和加氢提质效应研究

摘要

近年，生物质能作为清洁能源，尤其是生物质的快速热解技术，被认为是生物质转化为液体燃料的最有潜力的方法。由于生物油中水含量和氧含量高，其热值低，粘度大，热不稳定和化学不稳定性，不能直接用于目前的动力设备，故需要对其进行催化加氢提质。本文对生物油进行加热实验，研究了生物油在高温下的热稳定性，并且通过加入溶剂的方式对生物油热稳定性进行改善研究，最后研究了四氢化萘对生物油加氢提质效应。
　　 在对生物油进行不同温度和时间的加热老化实验表明，当随着加热温度的升高以及加热时间的延长，生物油逐渐出现粘稠，颜色加深，当温度达到100℃时，生物油出现分层，上层为流动性较好的液相，下层为较为粘稠的聚合物。同时，随着温度的升高，分子量的分布变化比较大，并且分子量的范围增长明显，由原生物油的1000可增加到7000至20000，分子量分布趋向大分子部分增多，并且在150℃有比较明显的偏移。
　　 生物油中添加溶剂可有效的减缓加热条件下生物油的老化进程。在生物油的形貌外观方面，柴油和异丙醇的加入对生物油的抗结焦和分层的性能提高更为明显，可以使生物油不分层结焦的加热温度由80℃升至150℃，甚至在180℃时也可持续6h不分层;而在生物油的分子量分布方面，四氢化萘的加入可有效阻止生物油中分子量向大分子生成，例如在150℃加热8h条件下，四氢化萘的加入可使生物油分子量超过2000的部分由25.18％下降至9.37％。
　　 以四氢化萘为溶剂，考察了四氢化萘对生物油催化加氢过程中抑制生物油聚合结焦的作用。实验结果显示加入四氢化萘后，生物油催化加氢过程中没有明显聚合结焦现象发生，在生物油中添加30％四氢化萘作用下，不同实验条件下催化加氢过程中固相结焦率均小于5％。相对以空白实验固相产物35-50％有明显改善。在最优实验条件下，油相密度、粘度、水分含量、总酸值和热值相对于生物油都有明显改善，元素分析显示碳含量增加一倍，氢含量有所提高，氧含量低于10％。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 生物油的制备和特性

1．1．1 生物油的制备

1．1．2 生物油的特性

1．1．3 生物油的应用

1．2 生物油改善研究

1．2．1 生物油的热稳定性研究

1．2．2 溶剂对生物油加氢提质效应研究

1．3 本文研究内容及技术路线

2 实验及评价方法

2．1 生物油制备

2．1．1 生物质快速热解实验装置

2．1．2 生物油制备

2．2 生物油热稳定性实验测试仪器及方法

2．2．1 实验测试仪器及设备

2．2．2 实验测试方法

2．3 生物油热稳定性的评价

2．3．1 实验仪器及药品

2．3．2 实验方法

3 生物油的热稳定性研究

3．1 生物油的物理化学性质

3．2 加热对生物油物理形貌的影响

3．3 加热对生物油粘度和分子量的影响研究

3．3．1 加热对生物油运动粘度的影响

3．3．2 加热对生物油含水量的影响

3．3．3 加热对生物油分子量的影响

3．4 溶剂对生物油热稳定性改善研究

3．4．1 溶剂对生物油的粘度影响

3．4．2 溶剂对生物油热处理后水分含量的影响

3．4．3 溶剂对生物油热处理后分子量分布的影响

3．5 不同溶剂对热处理生物油热稳定性影响的结果讨论

3．5．1 柴油与四氢化萘对热处理生物油粘度和水分含量影响

3．5．2 柴油与四氢化萘对热处理生物油分子量分布对比

3．6 小结

4 四氢化萘对生物油加氢提质效应研究

4．1 实验原料及装置

4．1．1 实验原料

4．1．2 实验装置

4．2 空白实验

4．2．1 空白实验

4．2．2 四氢化萘对生物油加氢提质影响研究

4．3 实验结果与讨论

4．3．1 正交实验结果与讨论

4．3．2 检验性实验

4．4 小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果