微擬球藻脂肪組分的熱解特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、日新月異的社會(huì)發(fā)展及化石能源的嚴(yán)重消耗，使得人們逐漸加大了對(duì)可再生能源的關(guān)注。藻類(lèi)植物種類(lèi)繁多且有很大一部分可以作為生產(chǎn)生物質(zhì)燃料的原料，而熱解是一種簡(jiǎn)單高效的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)，通過(guò)將藻類(lèi)原料與熱解技術(shù)結(jié)合可快速獲得高品質(zhì)燃料。然而，目前的研究大多利用直接熱解或催化熱解藻類(lèi)全組分獲得盡可能多的高品質(zhì)生物油，而對(duì)熱解藻種的選擇及藻類(lèi)單組分熱解沒(méi)有深入分析。本文對(duì)微擬球藻脂肪熱解進(jìn)行了單獨(dú)而系統(tǒng)地研究，主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：
　　首先

2、，以酸水解法從微擬球藻中提取的粗脂肪為原料，考察不同熱解溫度(300℃、400℃、500℃、600℃、700℃)及升溫速率(10℃·min-1、20℃·min-1、30℃·min-1)對(duì)粗脂肪熱解后各相產(chǎn)率及油品性能的影響。隨后，結(jié)合傅里葉紅外光譜(FT-IR)、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)及熱重質(zhì)譜聯(lián)用(TG-MS)技術(shù)，推測(cè)粗脂肪熱解機(jī)理。此外，利用熱重技術(shù)(TG-DTG)考察粗脂肪的熱失重特性并求出相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明：隨

3、著溫度的升高，固相產(chǎn)率逐漸降低，氣相產(chǎn)率先增加后減小并再次增大，粗脂肪熱解后有機(jī)相產(chǎn)率及油品熱值均先增大后減小，在500℃和600℃分別達(dá)到產(chǎn)率最大值(43.96％)及熱值最大值(41.358kJ·g-1)。升溫速率對(duì)油品性能的影響不如溫度影響明顯，油品性能在20℃·min-1時(shí)最佳。另外，隨著溫度的增加，乙烯分壓隨粗脂肪失重有規(guī)律地變化，油品中大于十五個(gè)碳原子的烴類(lèi)含量不斷增加，推測(cè)脂肪成烴過(guò)程中發(fā)生自由基反應(yīng)。通過(guò)對(duì)粗脂肪熱重?cái)?shù)據(jù)的

4、處理分析，得出粗脂肪熱解滿足二級(jí)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，其活化能與指前因子分別為64.34kJ·mol-1與2.94×105min-1。
　　其次，對(duì)比考察了全組分在相同工況條件下的熱解特性及熱解動(dòng)力學(xué)。結(jié)果表明，全組分有機(jī)相產(chǎn)率及油品熱值隨溫度的變化趨勢(shì)與粗脂肪相似，全組分有機(jī)相產(chǎn)率及性能在600℃，20℃·min-1最優(yōu)。另外，在300℃、400℃、500℃、600℃，粗脂肪熱解后的有機(jī)相產(chǎn)率及油品性能明顯高于全組分熱解后油品產(chǎn)率及性能

5、，說(shuō)明在合適的溫度范圍內(nèi)，脂肪在微藻熱解制油品中具有提高油品產(chǎn)率及改善油品性能的作用。對(duì)比全組分熱解，粗脂肪熱解后的油品脫氧率及H、C元素比例更高，因而提高藻類(lèi)中脂肪含量能夠促進(jìn)油品性能的進(jìn)一步提高。通過(guò)對(duì)全組分熱重?cái)?shù)據(jù)的處理分析，得出全組分熱解滿足二級(jí)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，其活化能(48.13kJ·mol-1)小于脂肪活化能，指前因子(2.96×103min-1)大于脂肪指前因子。
　　最后，在升溫速率20℃·min-1，熱解溫度600