燃料乙醇专用吸附剂吸附热力学研究

摘要

能源是国家和社会及人类存在的驱动力，中国的能源从长远看还是短缺的。所以世界各国纷纷涌向新的可再生能源的研究，燃料乙醇作为一种可再生能源，用作汽车燃料添加剂，用于部分取代矿物燃料，同时减少污染，受到了普遍关注。在美国和巴西等国家燃料乙醇已经得到初步的普及，因此我国也开始重视并已经开始对燃料乙醇的发展。 然而目前制取燃料乙醇的最大能耗来自乙醇和水的分离，因为当乙醇浓度(质量)为95．57﹪时，乙醇和水存在共沸点(78．15℃)。为此，工业上采取共沸精馏，加盐萃取精馏，膜分离法等脱水工艺，但能耗都较高，而生物质吸附法制取无水乙醇能耗低，选择性吸附水，是近年来制取燃料乙醇最常用的方法。国内外学者对生物质吸附剂吸附热力学的研究仅见到玉米淀粉、小麦粉等单一材料<'[51、52]>。该燃料乙醇专用吸附剂配方国内外未见报道。 实验分别以郑州大学生化工程中心生产的燃料乙醇专用吸附剂、生物质薯干为原料，采用反气相色谱法，以吸附剂作为填充料装柱，通过计算各种色谱热力学参数，如色谱保留值、分离因子、吸附热、吸附自由能等，来考察五种不同粒度的(～80、80～100、100～120、120～140、140～目)燃料乙醇专用吸附剂、两种不同粒度(80～100、100～120目)生物质薯干的粒度、温度(70-150℃)对吸附性能的影响。实验通过研究吸附剂粒度、温度对吸附性能的影响得出结论：在70～150℃范围内，温度越低对吸附越有利；在～80目粒度到140～目粒度内，粒度越小吸附的效果越好。燃料乙醇专用吸附剂对乙醇吸附热在五个粒度段比较均匀，其值在．4．45(kJ·mol<'-1>)左右，而对水的吸附热在五个粒度段则有波动，从～80目的．37．4(kJ·mol<'-1>)逐渐变化到140～目的-51．63(kJ·mol<'-1>)；综合再分析下生物质薯干的吸附性能，生物质薯干对乙醇的吸附热在两个粒度段也是比较均匀，其值在-3．37(kJ·mol<'-1>)左右，对水的吸附热则因为粒度只有两种，很难分析出粒度的影响，也出现较为均匀的吸附热，其值在-48．47(kJ·mol<'-1>)左右。因此，从吸附热方面看，生物质薯干也显示出良好的脱水性能，希望为燃料乙醇专用吸附剂的进一步优化提供数据参考。

目录

文摘

英文文摘

引言

第一章 综述

课题提出的背景：

1.1燃料乙醇简介

1.2燃料乙醇的用途

1.3燃料乙醇推广：

1.4燃料乙醇生产工艺

1.5当前制取无水乙醇的主要方法

1.6燃料乙醇专用吸附剂

1.7小结

第二章 色谱吸附热力学

2.1色谱热力学

2.2反气相色谱法

第三章 色谱柱的制备及色谱条件的优化

3.1色谱柱制备：

3.2色谱最佳分离条件的选择：

3.2.1载气及流速的选择

3.2.2进样速度及进样量的影响

3.2.3 GC温度的选择

3.2.4色谱柱长及内径的选择

3.2.5桥流的选择

3.3小结

第四章 燃料乙醇专用吸附剂吸附性能研究

4.1试验准备

4.2结果分析讨论

4.2.1硅藻土色谱载体对吸附的影响

4.2.2吸附剂粒度对吸附性能的影响

4.2.3温度对吸附性能的影响

4.3小结

第五章 以薯干原料作为生物质吸附剂的吸附性能

5.1试验准备

5.2结果分析讨论

5.2.1温度对薯干吸附净保留时间的影响

5.2.2温度对薯干吸附分离因子的影响

5.2.3乙醇和水的吸附热

5.2.4温度对薯干吸附自由能的影响

5.3小结

第六章 结论、建议和展望

6.1结论

6.2建议

6.3展望

参考文献

附录

致谢