生物油的分级分离和初步改性

摘要

可再生能源的开发是未来能源发展的主要方向，生物质能来源广泛，对环境友好，是一种理想的清洁能源。生物质热裂解的技术将能量密度较低的生物质资源转化为能量密度较高的液态生物油资源，基于液体燃料在整个能源结构中的重要性，生物油的制取及应用是生物质能研究开发中的重点。生物油经过处理可以当作化石燃料的替代品来使用，此外，生物油中含有乙酸、左旋葡聚糖等重要的化工原料，高价值化合物的提取也是生物油应用中的一个重点。 本文首先对国内外生物质能利用技术和开发现状做了总结，然后从生物油的性质出发，讨论了生物油改性升级的研究现状，并对生物油的精馏和提质方法进行了系统的讨论和比较。 通过对目前主要的生物质热裂解装置进行比较，简要论述了各种操作参数对生物油产率的影响，进而以樟子松为原料，在小型流化床上进行了生物质热裂解制取生物油实验，然后对生物油的水分、粘度、热值、固体不溶物和pH值进行分析讨论，结合热天平和GC-MS联用技术的分析，研究生物油的燃烧特性和化学组分分布，得出樟子松生物油主要组分是苯酚类化合物，具有较强的酸性和较高的水分。 基于生物油的组分分析，以及生物油物理性质的分析，发现生物油是一种化学组成十分复杂，容易变质的混合物。为了更全面的掌握生物油中组分的分布，应用一种先进的分馏技术——分子蒸馏技术进行生物油的分馏研究，着重研究在不同蒸馏温度下生物油组分分布的变化，分子蒸馏将生物油分为三个馏分：液氮冷凝馏分、常温冷凝馏分和重质馏分，液氮冷凝馏分和常温冷凝馏分均为分子蒸馏馏出物、重质馏分为蒸馏残液。经过GC-MS的分析，液氮冷凝馏分中大部分为易挥发性组分，低级羧酸类含量比较高，导致酸性较强；常温冷凝馏分中以酚类为主；重质馏分中除了少量的轻质组分，含有左旋葡聚糖等重质组分。 最后，选用酯化的改性方法对生物油分子蒸馏过后的液氮冷凝馏分和生物原油进行改性升级实验的初步研究，以乙酸和乙醇的酯化反应为模型反应来评价催化剂的活性，最终，我们选用性质温和易分离的强酸型阳离子交换树脂进行生物油的酯化实验，生物油的物理性质得到改善。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.引言

2.生物质能概述

2.1生物质能的特点

2.2生物质能的来源

2.3开发生物质能的意义

3.生物质能的开发利用现状

3.1生物质能的利用技术

3.2生物质能开发利用现状和前景

3.3生物质能开发利用的前景

4.本文研究内容和意义

参考文献

第二章生物油分离及改性研究综述

1.引言

2.生物油性质

2.1生物油的理化性质

2.2生物油的组成

3.生物油的精馏及改性升级研究综述

3.1物理方法

3.2化学方法

3.3生物油的分级分离研究综述

3.4固体酸催化剂催化酯化及生物油酯化研究综述

参考文献

第三章生物质热裂解制取生物油实验及分析

1.引言

2.生物质热裂解制取生物油实验

2.1生物质热裂解制油系统

2.2生物质热裂解实验方法

3.生物油的分析

3.1生物油物理性质

3.2生物油的挥发和燃烧特性

3.3生物油的GC-MS分析

4.本章小结

参考文献

第四章基于分子蒸馏技术的生物油分馏实验

1.引言

2.分子蒸馏技术概述

2.1分子蒸馏原理及特点

2.2分子蒸馏技术及影响因素

2.3分子蒸馏技术的应用

2.4分子蒸馏应用于生物油分馏的可行性分析

3.生物油分子蒸馏实验

3.1生物油预处理

3.2实验仪器及方法

3.3生物油分子蒸馏实验产率

3.4生物油分子蒸馏各馏分物理性质

4.本章小结

参考文献

第五章生物油分馏产物组分的分析研究

1.引言

2.生物油各馏分中组组分析结果及讨论

2.1工况一生物油馏分组组分析结果及讨论

2.2工况二及工况三生物油馏分组组分析结果及讨论

3.不同蒸馏温度对各馏分组分分布的影响

3.1不同蒸馏温度对生物油中各化学族类分布的影响

3.2不同蒸馏温度对生物油中组分分布的影响

4.本章小结

参考文献

第六章生物油及其分馏产物的酯化改性实验

1.引言

2.实验部分

2.1生物油酯化实验装置

2.2催化剂的选择和活性实验

2.3生物油酯化改性实验

3.生物油酯化实验结果及分析

3.1酯化反应对生物油物化性质的影响

3.2酯化反应对生物油化学组成的影响

4.本章小结

参考文献

第七章全文总结与进一步展望

1.全文总结与创新

1.1全文总结

1.2文章创新点

2.下一步工作展望

致谢