發(fā)布時間：2020-04-24 05:06

【摘要】：由于化石燃料帶來的環(huán)境污染和供應減少,發(fā)展替代性燃料,確保未來交通運輸燃料的供應以及清潔燃料的利用非常重要。因此可再生能源的開發(fā)和利用已經(jīng)引起世界各國的關(guān)注,并且開始著手研究和開發(fā)高熱值的可再生烴類燃料。相對于石化燃料,從生物質(zhì)中獲取燃料最大的優(yōu)勢是具有可再生性和零排放性,非食用油脂成為目前獲得生物燃料最主要的原料。采用非食用油脂通過酯交換制備生物柴油是目前還比較常用的方法,然而生物柴油也有很多的缺陷:其濁點和冷凝點較高,且低溫流動性差,在天氣寒冷的時候不適宜使用,并對引擎可能會有一定的損壞;由于含氧官能團的存在,使其熱值比石化柴油低9%-13%;其熱穩(wěn)定性和存儲穩(wěn)定性也比較差,容易發(fā)生氧化、變質(zhì)。最近研究報告顯示,裂解非食用油脂所得到的產(chǎn)物,具有高能量密度、低含氧量及可再生特性,可作為化石燃料的替代品。由于非食用油脂的水解產(chǎn)物是脂肪酸,因此本研究采用微波輔助脂肪酸鹽(脂肪酸的皂化物)脫羧制備烴類燃料,通過GC-MS、FTIR等分析方法分析裂解得到的液體和固體產(chǎn)物,探索不同飽和度、碳原子數(shù)、催化劑等對脂肪酸鹽裂解產(chǎn)物的影響和脫羧反應機制。首先對油酸鈉進行裂解研究,探索不同溫度和微波輸出功率對裂解產(chǎn)物的影響和脫羧反應機制,結(jié)果顯示油酸鈉的羧基端極性強,在微波場中更容易偶極極化和離子傳導,從而使微波選擇性的加熱羧基端,更有利于脫羧的進行。裂解液體的黏度和密度(2.40-2.55 mm2/s,0.870-0.885 g/cm3),與柴油的物理性質(zhì)基本相似,從而證明微波控制油酸鈉脫羧制備可再生烴類燃料的可行性。以硬脂酸鈉、油酸鈉、亞油酸鈉為研究對象,采用微波輔助裂解技術(shù)探究C=C雙鍵的數(shù)量對裂解產(chǎn)物的影響和反應機制。通過GC-MS對裂解產(chǎn)物進行分析,研究結(jié)果顯示,C=C雙鍵的數(shù)量對微波裂解不飽和脂肪酸鈉鹽有一定的影響,不含C=C雙鍵的硬脂酸鈉裂解過程中會產(chǎn)生蠟狀物,含2個C=C雙鍵的亞油酸鈉裂解會得到較多的含氧化合物,這是由于2個C=C雙鍵的存在致使相鄰的C-C單鍵的解離能降低,特別是2個C=C雙鍵之間的C-C單鍵解離能更低,導致一部分亞油酸鈉先發(fā)生C-C單鍵斷裂反應,所以含氧化合物相對比較多。以硬脂酸鈉、棕櫚酸鈉、肉豆蔻酸鈉、月桂酸鈉為研究對象,采用微波輔助裂解技術(shù)探究碳原子數(shù)對脫羧產(chǎn)物的影響和反應機制。研究結(jié)果顯示,飽和脂肪酸鈉鹽的裂解產(chǎn)物主要是C9-C18的烷烴和烯烴,含量高達80%以上,碳原子數(shù)少的脂肪酸鈉鹽裂解產(chǎn)物中烴類的種類相對少一些,碳鏈越長,裂解產(chǎn)物越復雜。以硬脂酸鉀為模型化合物,添加堿性物質(zhì)鎂鋁水滑石作為催化劑,在微波輔助的條件下對其進行裂解研究。研究結(jié)果顯示,鎂鋁水滑石的加入能夠促進硬脂酸鉀的羧基脫羧,減少液體產(chǎn)物中含氧化合物的含量,還能促使長鏈烯烴發(fā)生環(huán)化反應生成環(huán)烷烴,增加熱解油中飽和烷烴的量,使其穩(wěn)定性提高,為航空煤油的進一步精煉提供一定的基礎(chǔ)。
【圖文】：

效率低下，并且取決于材料的導熱系數(shù)和對流。相反，介電加熱傳輸電磁逡逑能到熱能；它是一種能量轉(zhuǎn)化，而非加熱。微波可以穿透材料和儲蓄能量，從逡逑而產(chǎn)生的熱量可以貫穿材料的內(nèi)部，而不像外部源。圖１．１展示了傳統(tǒng)加熱和逡逑介電加熱系統(tǒng)機制的差異。如這個圖所示，微波加熱下材料中心的溫度比材料逡逑周圍溫度高，不像傳統(tǒng)的加熱［９８＃］。據(jù)文獻報道，有三種可能的方式增強化學逡逑反應使用微波輻射技術(shù)［１（）（）］，包括：（１）熱效應（高反應溫度的影響，可以迅速逡逑獲得當輻射極性材料在微波領(lǐng)域）１Ｋｎ］，邐（２）特定的微波效應（可以通過微波輻逡逑射加熱機制的獨特性質(zhì)引起且不能由常規(guī)加熱來實現(xiàn)）和（３）非熱效應逡逑（化學轉(zhuǎn)化的加速不能被定義為熱的或特定的微波效應）［１（）３］。逡逑Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ逡逑ｈｅａｔｉｎｇ逡逑Ｙ＋Ｘ逡逑ｔ邐ｈｅａｔｉｎｇ邐｜逡逑圖

－２０００邋Ｗ無極可調(diào)，紅外探頭控制溫度，兩套控制程序：微波隨著重量的減小逡逑自動降低微波功率；隨著設(shè)備工作時間的增加自動降低微波功率。反應器為２５０逡逑Ｌ耐高溫平底石英反應器。反應前通氮氣進行保護。定量收集所有的液態(tài)裂逡逑產(chǎn)物，利用氣相質(zhì)譜測定液體裂解產(chǎn)物，傅里葉紅外測定儀測定固體裂解殘逡逑的特征官能團，采用氣相色譜測定其中ＣＯ、Ｃ０２、Ｈ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４和Ｃ２Ｈ６逡逑含量。采用稱重方法測定裂解固體殘渣的重量，采用差量法計算不可冷凝氣逡逑產(chǎn)物的總量，上述實驗重復三次。逡逑研究微波輻射功率對油酸鈉裂解脫羧的影響，�。常板澹缬退徕c混合１０％甘油逡逑供氫體）加入石英反應器，反應功率為４００、６００、８００邋Ｗ，時間１０邋ｍｉｎ，后臺逡逑電腦記錄溫度變化，冷凝水循環(huán)系統(tǒng)溫度設(shè)定５邋°Ｃ，收集液體，固體和氣體，逡逑別對液體和固體稱重，利用差量法計算氣體重量。另一個石英瓶加入相同量逡逑餾水，試驗條件不變清洗整個系統(tǒng)，冷凝并收集，，通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，計算剩余逡逑液體量，取３０邋ｇ油酸以同樣的試驗條件下做對比試驗。以同樣的試驗條件，微逡逑功率下（６００邋Ｗ）不變研究不同的溫度（３５０－６００°Ｃ）和不同量供氫體（５％、１０％、逡逑０％）對油酸鈉脫羧的影響。逡逑m枳恿髦丶疲危義

本文編號：2638559