添加物作用下生物质在亚临界水/乙醇中的液化行为

摘要

本论文选用河北邢台棉花籽和山西临汾杨树花两种生物质作为实验原料，在小型间歇式高压釜中进行液化实验，考察了添加麦饭石（MS）和改性麦饭石时生物质的液化行为。通过扫描电镜、元素分析、灰分测定、热重分析、气相色谱分析、红外光谱分析、NMR（13CNMR、1HNMR）及GC-MS等手段对原样及液化产物进行了分析表征，初步揭示了液化反应的机理。得到的实验结果如下：
　　1.添加物作用下棉花籽的液化行为：与使用单一水或乙醇溶剂相比，使用水/乙醇（v:v，1:1）作为溶剂时棉花籽的总转化率要高。无添加物作用时，随着反应温度从240℃升高到320℃时，棉花籽在亚临界水/乙醇（v:v，1:1）中液化的液化油收率先增加后降低，且在温度为300℃时液化油收率达到最大为35％。加入 PW12/HZSM-5、Co/MS、Ni/MS、MS、PW12/MS、Co-Mo/MS和Mo/MS时均能提高液化油的收率；加入Mo/MS时，液化油的收率最高为38.4%；加入Ni/MS时，棉花籽液化的总转化率最高为91.1%。加入添加物使得棉花籽液化的气相产物中H2的相对含量增加。加入Co/MS、Mo/MS使得液化油中脂肪族化合物的含量增加；添加物的加入都能提高液化油中酚类、芳香族化合物的含量。
　　2.添加物作用下杨树花在亚临界水/乙醇（v:v，1:1）中的液化行为：无添加物作用时，随着反应温度从240℃升高到320℃时，液化油收率一直降低；在温度为240℃，反应时间为30min，压力为2MPa时，液化油收率最大为15.9%。加入PW12、Ni/MS、HZSM-5、PW12/HZSM-5、PW12/MS、Co/MS、Mo/MS和 Co-Mo/MS都能使得杨树花液化油的收率增高。加入HZSM-5时比加入MS得到的液化油收率高，但是加入PW12/MS时的液化油收率比加入PW12/HZSM-5时要高；负载Co、Mo的麦饭石对提高液化油收率效果更显著，且当加入Co-Mo/MS复合添加物时，液化油收率最大为19.2%；加入Co-Mo/MS和Mo/MS使得杨树花液化的总转化率增高。加入Ni/MS、Co/MS、Co-Mo/MS和Mo/MS时，使得杨树花液化的气相产物中H2的相对含量增加；添加物MS、Ni/MS、HZSM-5、PW12/HZSM-5、PW12/MS和Co-Mo/MS的加入都使得气相产物中CO2的相对含量降低。加入Mo/MS使得脂肪族化合物的含量增加，添加物的加入都会抑制液化油中酮类或醛类化合物的生成。
　　3.添加物作用下棉花籽与杨树花在亚临界水/乙醇（v:v，1:1）中的共液化行为：无添加物作用时，当棉花籽与杨树花二者比例为1:1时，二者共液化的液化油收率的协同作用最大。当棉花籽与杨树花的比例为1:1，无添加物作用时，随着液化温度从240℃升高到320℃，液化油的收率先增加后降低；当温度为300℃，时间为30min时，液化油收率最大为24.4%。除了MS外，加入PW12、Ni/MS、HZSM-5、PW12/HZSM-5、PW12/MS、Co/MS、Mo/MS和Co-Mo/MS都能提高二者共液化的液化油收率；改性的MS比未改性的MS更有利于液化油收率的提高。加入Co-Mo/MS时，二者共液化的液化油收率最高为28.8%。加入MS、PW12/MS、PW12、PW12/HZSM-5、Ni/MS、Co/MS、Mo/MS和Co-Mo/MS都使得二者共液化气相产物中H2的相对含量增加；添加物的加入都使得气相产物中CO2的相对含量降低。加入Ni/MS、Mo/MS、Co-Mo/MS能提高液化油中脂肪族化合物的含量，而加入MS使液化油中脂肪族化合物的含量降低。

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1文献综述与选题

1.1 生物质能

1.2 生物质液化

1.3 选题依据、研究目的及研究内容

2 实验部分

2.1 样品的选取、制备及性质分析

2.2 复合添加物的制备与性质分析

2.3 液化实验

2.4 分析方法

3 添加物作用下生物质在亚临界水/乙醇中的液化行为

3.1 添加物作用下棉花籽的液化行为

3.2 添加物作用下杨树花在亚临界水/乙醇中的液化行为

3.3 小结

4 添加物作用下棉花籽与杨树花在亚临界水/乙醇中共液化

4.1 无添加物作用下棉花籽与杨树花在亚临界水/乙醇中共液化

4.2 添加物作用下棉花籽与杨树花在亚临界水/乙醇中共液化的产物

4.3 棉花籽与杨树花在亚临界水/乙醇中共液化的气相产物组成

4.4 小结

5 液化产物的性质分析及液化机理初探

5.1 液化油的性质分析

5.2 液化残渣的性质分析

5.3 添加物作用下生物质在亚临界水/乙醇中的液化机理初探

5.4 小结

6 总结与建议

6.1 本论文的主要结论

6.2 论文的主要创新点

6.3 今后工作的展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况