本文關鍵詞：生物油的精煉提質(zhì)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《浙江大學》 2013年

生物油在亞臨界、超臨界流體中的制備與提質(zhì)改性研究

張冀翔  

【摘要】：與太陽能、風能等其他可再生資源不同,生物質(zhì)是唯一可用于大規(guī)模制取液體燃料的含碳可再生資源。生物質(zhì)液體燃料有望取代天然氣、汽柴油等化石燃料成為未來主要的交通燃料,具有廣闊的應用前景。而超臨界流體技術具有優(yōu)秀的傳熱傳質(zhì)能力及可調(diào)控特性,在材料制備、化學反應等諸多領域得到了廣泛應用,并已經(jīng)成功用于生物燃料生產(chǎn)的工藝環(huán)節(jié)。生物質(zhì)能資源分散,原料能量密度低,收集和運輸成本高。因此,更適合因地制宜的發(fā)展分布式生物質(zhì)處理系統(tǒng),先將生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)品生物油,以提高其能量密度,降低運輸成本,再將中間產(chǎn)品生物油集中到生物精煉工廠,進行提質(zhì)改性,制備高品位液體生物燃料。本文基于以上生物質(zhì)液化制取高品位液體燃料的研究思路,在分布式生物質(zhì)處理系統(tǒng)中分別針對木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)和低油脂含量微藻類生物質(zhì),采用快速熱裂解和水熱液化兩種熱化學轉(zhuǎn)化工藝,得到中間產(chǎn)物熱裂解生物油和液化生物油；同時引入超臨界流體技術,在生物油的提質(zhì)改性方面展開研究。 在熱裂解生物油提質(zhì)改性方面,本文針對以樟子松為原料通過流化床快速熱裂解反應器制備得到的熱解油,經(jīng)減壓蒸餾脫水預處理后利用HZSM-5. SO42-/ZrO2/SBA-15(SZr)負載Pt、Pd的金屬-酸雙功能催化劑在超臨界醇體系下進行了提質(zhì)改性研究。結(jié)果表明,超臨界醇體系提質(zhì)效果明顯,酸類、醛類物質(zhì)完全脫除,酮類、酚類、糖類和多環(huán)芳烴類物質(zhì)顯著減少,酯類成為提質(zhì)油主要產(chǎn)物,生物油熱值也得到提升。實驗分析了溶劑和催化劑對提質(zhì)改性反應的影響,指出乙醇溶劑和金屬Pd催化劑有助于減少積碳的生成,而介孔載體SZr則有助于醛類物質(zhì)的脫除。 在此基礎上,針對提質(zhì)油含水量較高和餾出份未能有效利用這兩個問題,進一步采用了熱解油不經(jīng)脫水預處理,全油直接進入超臨界醇提質(zhì)改性工藝的研究方案。本文在相同反應條件下對全油提質(zhì)油和減壓蒸餾殘余提質(zhì)油的性質(zhì)進行了對比,實驗結(jié)果顯示全油提質(zhì)油熱值和含水量均較高；對回收催化劑進行了表征,得出結(jié)論全油在提質(zhì)改性中較少生成積碳；并對質(zhì)量和能量平衡進行了比較分析,驗證了該技術路線的可行性和優(yōu)勢。 在低油脂含量微藻水熱液化制取生物燃料方面,本文驗證了乙醇代替水作為水熱液化反應溶劑的可行性,在超臨界乙醇體系下,對微藻Chlorella pyrenoidosa的催化液化進行了研究,分析了溫度、反應氣氛和催化劑對水熱液化產(chǎn)物分布的影響,并對液化油性質(zhì)進行了表征。結(jié)果顯示,超臨界乙醇體系是微藻完全轉(zhuǎn)化的必要條件,溫度繼續(xù)升高液化油產(chǎn)率降低、熱值升高；H2反應氣氛能夠增加液化油產(chǎn)率,提高液化油熱值,減少焦炭的生成；而催化劑對水熱液化反應的影響不明顯。本文分析了微藻在超臨界乙醇體系下的水熱液化機理,主要產(chǎn)物液化油熱值達到36MJ/kg,H/C和O/C比分別為1.53和0.11,質(zhì)量和能量平衡核算指出,降低乙醇耗量和揮發(fā)性組分的利用是提高水熱液化工藝能量效率的關鍵。本文還在超臨界乙醇體系下對液化油的催化改性進行了初步嘗試。提質(zhì)改性對液化油的產(chǎn)率、熱值和元素組成沒有顯著影響,然而金屬催化劑降低了液化生物油中重質(zhì)焦油的含量。 此外本文還對亞臨界水體系和超臨界乙醇體系下,微藻的水熱液化進行了比較研究,分析了溶劑、釜體填充率、固體填充率和初始氮氣壓力對水熱液化產(chǎn)物分布和系統(tǒng)壓力的影響。結(jié)果表明,亞臨界水體系下,水熱液化反應對以上參數(shù)不敏感；超臨界乙醇體系下,液化油產(chǎn)率較高,同時在高釜體填充率條件下固體殘渣產(chǎn)率顯著增加。本文創(chuàng)新性的提出利用不同濃度的乙醇-水溶液作為溶劑,對水熱液化工藝進行改進,并實現(xiàn)了高釜體填充率條件下水熱液化產(chǎn)物分布的優(yōu)化。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TK6;TE667
【目錄】：

下載全文 更多同類文獻

CAJ全文下載

(如何獲取全文？ 歡迎：購買知網(wǎng)充值卡、在線充值、在線咨詢)

CAJViewer閱讀器支持CAJ、PDF文件格式

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 鄭小明;樓輝;;生物質(zhì)熱解油品位催化提升的思考和初步進展[J];催化學報;2009年08期

2 王琦;駱仲泱;王樹榮;岑可法;;生物質(zhì)快速熱裂解制取高品位液體燃料[J];浙江大學學報(工學版);2010年05期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李望;超臨界流體中生物質(zhì)油分級精制方法的研究[D];浙江大學;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周梅梅;SO_4～（2-）/Zr-SBA-15介孔超強酸材料的制備、表征及其性能研究[D];太原理工大學;2007年

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 任福民,曾桓興;均勻紡錘形γ-Fe_2O_3磁粉制備過程熱處理工藝的研究[J];北京化工學院學報(自然科學版);1992年04期

2 鄭小明;樓輝;;生物質(zhì)熱解油品位催化提升的思考和初步進展[J];催化學報;2009年08期

3 于劍鋒，吳通好，魏詮，賈繼飛，孫家鐘;Bi_4PMo_（12）O_（49）催化劑的性質(zhì)及其在丙烷選擇氧化中的活性[J];催化學報;1995年06期

4 姚國勝,任霽晴;改性含稀土元素氧化物催化劑的反應活性研究[J];常州工學院學報;2005年03期

5 閆富山,劉維橋,孫桂大;正己烷芳構(gòu)化催化劑研究新進展[J];撫順石油學院學報;1997年03期

6 詹擁共;黃小妮;蔡炳新;;微乳凝膠法制備MoO_3/SiO_2納米復合氧化物及DSC-TG分析[J];分子科學學報;2007年05期

7 曹小華,黎先財,柳閩生,廖曉寧;HPA型化合物及其研究展望[J];廣東化工;2005年01期

8 馬林才;劉大學;孫偉;陳建良;;基于再生基礎油的CF-4 10W/30柴油機油的研制[J];功能材料;2012年14期

9 牛磊;肖國民;;3-氰基吡啶合成路線及其催化劑研究概述[J];化工時刊;2009年12期

10 張立國,倪力軍;集總動力學的模糊分析初步[J];化工學報;1992年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 鄒澎澎;曾厚旭;涂椿滟;程時標;;鈀炭催化劑的研究進展[A];第八屆全國工業(yè)催化技術及應用年會論文集[C];2011年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 褚睿智;微波輻射下耐硫型Pd催化劑的可控制備及在一步法合成二甲醚中的應用[D];中國礦業(yè)大學;2010年

2 項益智;基于脂肪醇為氫源的加氫反應體系的構(gòu)建及誘發(fā)機制研究[D];浙江工業(yè)大學;2010年

3 唐楊;醛酸一步加氫酯化（One-step Hydrogenation Esterification, OHE）新反應研究[D];浙江大學;2011年

4 聶勇;脈沖放電等離子體治理有機廢氣放大試驗研究[D];浙江大學;2004年

5 石秋杰;非晶態(tài)NiB合金催化劑的性能及其改性研究[D];華南理工大學;1998年

6 費金華;一步合成二甲醚催化過程開發(fā)及CO_2的H_2助活化與轉(zhuǎn)化研究[D];浙江大學;2000年

7 高春光;ZrO_2助劑對Ni/SiO_2氣凝膠催化性能的影響[D];山西大學;2008年

8 馬占華;負載型銠催化劑的制備、表征及烯烴氫甲酰化反應研究[D];中國石油大學;2009年

9 曲淵立;過渡金屬—氧化物催化劑的制備、表征及在2-丁醇脫氫制備2-丁酮反應中的研究[D];吉林大學;2009年

10 張瑞十;擠出滾圓法制備球形顆粒的一些關鍵技術的研究[D];華東理工大學;2010年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 唐鳳金;活性炭負載摻雜鈀催化劑的制備及其加氫性能研究[D];華東理工大學;2011年

2 劉可慰;生物乙醇流化床脫水制乙烯的磷鎢酸改性催化劑研制及其工藝優(yōu)化[D];福建師范大學;2010年

3 張鳳;微波條件下陽離子交換樹脂催化提質(zhì)生物油的研究[D];浙江大學;2011年

4 張小華;催化加氫法制備對苯二甲胺的研究[D];河北師范大學;2011年

5 李瑞軍;PEM燃料電池氫源用CO優(yōu)先氧化器的研發(fā)及性能研究[D];華南理工大學;2011年

6 石誠;炔諾酮合成工藝研究[D];浙江大學;2010年

7 蔣實;MoVBi-AlPO_4催化劑異丁烯選擇氧化反應性能研究[D];天津大學;2010年

8 王娜;生物質(zhì)熱解炭、氣、油聯(lián)產(chǎn)實驗研究[D];天津大學;2012年

9 楊薇;骨架鎳上催化對苯二胺加氫制備1，4-環(huán)己二胺[D];華東理工大學;2012年

10 萬磊;生物油加氫預處理重質(zhì)油與石蠟油共煉制的研究[D];華東理工大學;2012年

【二級參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張鳳;蔣曉原;洪俊杰;樓輝;鄭小明;;ZnCl_2改性離子交換樹脂的制備及其催化乙醇和乙酸酯化反應性能[J];催化學報;2010年06期

2 趙璧英，馬華容，唐有祺;制備方法對MoO_3／ZrO_2結(jié)構(gòu)的影響及MoO_3／ZrO_2固體超強酸的結(jié)構(gòu)特征�、瘢甖rO_2的形態(tài)與樣品比表面的研究[J];催化學報;1995年03期

3 林進,劉華亭,王蘭芝;稀土固體超強酸SO_4~(2-)/TiO_2/La~(3+)的制備及其催化酯化作用[J];稀有金屬材料與工程;2001年01期

4 聶聰,孔令東,李全芝;后鋁化的Al-SBA-15穩(wěn)定性研究[J];復旦學報(自然科學版);2002年04期

5 郭錫坤,林綺純,林維明;鏑對固體超強酸催化劑ZrO_2-Dy_2O_3/SO_4~(2-)-HZSM-5的酸性和穩(wěn)定性的影響[J];分子催化;2000年04期

6 郭錫坤,林綺純,林維明;固體超強酸催化劑ZrO_2-Dy_2O_3/SO_4~(2-)-HZSM-5的制備及結(jié)構(gòu)性能關系的研究[J];分子催化;2000年05期

7 季山,廖世軍,王樂夫;具有ZSM-11結(jié)構(gòu)的分子篩型(SO_4)~(2-)/Zr-ZSM-11超強酸的制備[J];分子催化;2001年03期

8 鄭欣梅,齊彥興,張小明,索繼栓;新型分子篩SBA-15固載手性Salen Mn(Ⅲ)配合物的合成及其催化性能的研究[J];分子催化;2003年06期

9 孫錦玉,趙東元;“面包圈”狀高有序度大孔徑介孔分子篩SBA-15的合成[J];高等學校化學學報;2000年01期

10 張玉玲,畢穎麗,崔湘浩,程鐵欣,李文興,甄開吉;SO_4~(2-)/ZrO_2-Al_2O_3及載Pt催化劑上正丁烷異構(gòu)化反應[J];高等學�；瘜W學報;2000年01期

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 崔洪友;魏書芹;王景華;馬成亮;禚淑萍;王麗紅;易維明;李志合;;NiMoB/γ-Al-2O_3催化生物油加氫提質(zhì)[J];可再生能源;2011年02期

2 崔洪友;王景華;魏書芹;馬成亮;禚淑萍;王麗紅;李志合;易維明;;超臨界CO_2萃取分離生物油[J];山東理工大學學報(自然科學版);2010年06期

3 魏宏鴿;仲兆平;;生物油催化加氫提質(zhì)的研究進展[J];能源研究與利用;2009年03期

4 陳宏樺;蔣曉原;張鳳;樓輝;鄭小明;;微波條件下陽離子交換樹脂催化提質(zhì)生物油[J];石油化工;2010年01期

5 崔洪友;王景華;魏書芹;禚淑萍;李志合;王麗紅;易維明;;生物油超臨界CO_2酯化反應研究[J];燃料化學學報;2010年06期

6 張麗麗;;生物油的特性、提質(zhì)及應用[J];安徽化工;2011年02期

7 周磊;丁明潔;宗營;林娟;曹承章;趙煒;宗志敏;魏賢勇;;生物油的組成和提質(zhì)研究的進展[J];化工時刊;2007年06期

8 ;創(chuàng)新技術[J];技術與市場;2007年04期

9 王景華;崔洪友;李志和;易維明;;生物油的性質(zhì)及其分離研究進展[J];化工進展;2009年12期

10 錢伯章;;美國能源部支持將生物油改質(zhì)為烴類運輸燃料工藝開發(fā)[J];煉油技術與工程;2010年07期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐玉福;胡獻國;王瓊杰;李文東;;生物油的精制對其腐蝕與磨損性能的影響[A];2011年全國青年摩擦學與表面工程學術會議論文集[C];2011年

2 周東;張良;張士成;付洪波;陳建民;;大型海藻滸苔水熱液化提取生物油[A];2010中國環(huán)境科學學會學術年會論文集(第四卷)[C];2010年

3 張良;周東;張士成;陳建民;;水葫蘆低溫液化制取生物油的試驗研究[A];2010中國環(huán)境科學學會學術年會論文集(第四卷)[C];2010年

4 朱錫鋒;鄭冀魯;郭慶祥;朱清時;;生物質(zhì)熱解液化小試裝置研制及初步實驗[A];2004年中國生物質(zhì)能技術與可持續(xù)發(fā)展研討會論文集[C];2004年

5 唐楊;于萬金;莫流業(yè);費金華;樓輝;鄭小明;;生物裂解油催化提質(zhì)模擬反應體系醛酸混合物加氫酯化初探[A];第十一屆全國青年催化學術會議論文集（下）[C];2007年

6 常杰;張琦;付嚴;王鐵軍;;固體酸上生物油催化酯化改質(zhì)研究[A];中國化學會第二十五屆學術年會論文摘要集（上冊）[C];2006年

7 朱錫鋒;郭慶祥;陸強;;生物質(zhì)自熱式熱解液化研究與應用[A];2006中國科協(xié)年會論文集（第13分會場）[C];2006年

8 朱錫鋒;郭慶祥;陸強;;生物質(zhì)自熱式熱解液化研究與應用[A];提高全民科學素質(zhì)、建設創(chuàng)新型國家——2006中國科協(xié)年會論文集（下冊）[C];2006年

9 張琦;常杰;吳創(chuàng)之;王鐵軍;;生物油改質(zhì)提升研究的進展[A];中國化學會第二十五屆學術年會論文摘要集（上冊）[C];2006年

10 王九;陳波水;方建華;安建勇;;新型代用燃油—生物油應用研究進展[A];2007高技術新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會暨《材料導報》編委會年會論文集[C];2007年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙鳳華 信永華;[N];中國技術市場報;2010年

2 邱陽;[N];中國知識產(chǎn)權報;2010年

3 陶韡爍　記者 王春;[N];科技日報;2010年

4 記者 彭德倩;[N];解放日報;2010年

5 記者 趙鳳華　通訊員 信永華;[N];科技日報;2009年

6 廣日;[N];中國漁業(yè)報;2010年

7 劉純友 通訊員　 汪明星;[N];安徽日報;2007年

8 通訊員 謝秀瓊　記者 蔣勇;[N];浙江日報;2010年

9 特約記者　楊保國;[N];大眾科技報;2006年

10 記者 姜海;[N];科技日報;2007年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 彭軍;超臨界流體中生物油提質(zhì)的研究[D];浙江大學;2009年

2 張冀翔;生物油在亞臨界、超臨界流體中的制備與提質(zhì)改性研究[D];浙江大學;2013年

3 熊萬明;生物油的分離與精制研究[D];中國科學技術大學;2010年

4 彭錦星;木質(zhì)原料快速熱解制取生物油及生物油分級催化提質(zhì)研究[D];天津大學;2012年

5 郭祚剛;基于分子蒸餾技術的生物油分級品位提升研究[D];浙江大學;2012年

6 張棟;生物質(zhì)熱解油霧化燃燒及氣化的實驗研究與數(shù)值模擬[D];中國科學技術大學;2012年

7 王麗紅;生物質(zhì)熱裂解特性分析及生物油的應用研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學;2011年

8 呂高金;玉米稈及其主要組分的熱解規(guī)律與生物油特征組分的定量分析[D];華南理工大學;2012年

9 楊續(xù)來;生物油的烯烴改性精制及應用基礎研究[D];中國科學技術大學;2010年

10 佟立成;生物質(zhì)熱裂解液化制備酚醛樹脂關鍵技術研究[D];北京林業(yè)大學;2012年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王俊;超臨界流體中生物油模型化合物的提質(zhì)反應研究[D];浙江大學;2012年

2 張鳳;微波條件下陽離子交換樹脂催化提質(zhì)生物油的研究[D];浙江大學;2011年

3 阮仁祥;生物油的精煉提質(zhì)研究[D];中國科學技術大學;2011年

4 郭春霞;微波條件下生物油催化酯化提質(zhì)的研究[D];浙江大學;2010年

5 劉倩;生物油提質(zhì)及副產(chǎn)物醋酸鈣鎂鹽性能研究[D];大連理工大學;2012年

6 陳宏偉;生物油相分離與提質(zhì)[D];中國科學技術大學;2011年

7 謝鯤;生物油熱物性及生物質(zhì)熱解氣噴霧冷凝過程的關鍵問題研究[D];中國科學技術大學;2010年

8 王錦江;催化酯化改質(zhì)生物油的試驗研究[D];華南理工大學;2010年

9 李其義;生物油低溫催化加氫預處理[D];華東理工大學;2011年

10 王通洲;玉米秸稈熱解制取生物油及其性質(zhì)研究[D];沈陽理工大學;2010年

  本文關鍵詞：生物油的精煉提質(zhì)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：249824