基于分子蒸餾技術(shù)的生物油分級(jí)品位提升研究.pdf

1、生物質(zhì)快速熱裂解技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)固態(tài)農(nóng)林生物質(zhì)廢棄物向液態(tài)生物油的轉(zhuǎn)變。粗制生物油具有含水量高、熱值低、腐蝕性與粘度大等不足，必須經(jīng)過品位提升后才能作為高品位的動(dòng)力燃料使用。生物油的品位提升工藝因生物油的成分復(fù)雜性而停滯不前。為加速生物油向高品位液體燃料的轉(zhuǎn)變，本文提出了基于分子蒸餾分離技術(shù)的生物油品位提升技術(shù)并開展了相應(yīng)的生物油精制研究工作。
　　首次在國際上依托分子蒸餾分離技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了熱敏性生物油的高效分離，獲得了相應(yīng)的生物油餾

2、分油。在生物油的分子蒸餾分離過程中，分別考察了單次蒸餾過程與兩次復(fù)合式分子蒸餾過程中生物油的分離特性，分析了相應(yīng)餾分的物理性質(zhì)及其內(nèi)部的化合物分布規(guī)律。同時(shí)，針對(duì)性地提出了分離因子模型對(duì)生物油的分離特性進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)環(huán)戊烯酮、羥基丙酮、乙酸以及糠醛具有良好的蒸出特性，易于在生物油分子蒸餾的中質(zhì)餾分油當(dāng)中富集。
　　結(jié)合分子蒸餾獲得的餾分油，分別采用了催化酯化精制技術(shù)、催化裂化精制技術(shù)與乳化技術(shù)進(jìn)行了油品的分級(jí)改性研究。在餾分油

3、的酯化改性研究中，通過水洗預(yù)處理操作制備了既具有較高酯化活性，又具有低游離酸含量的高效固體酸催化劑，利用此固體酸催化劑開展了餾分油的酯化精制研究。酯化改性后餾分油內(nèi)的羧酸總含量由18.39％下降至2.70％，酯類化合物的含量由0.72％上升至31.17％。在生物油的催化裂化精制過程中，引進(jìn)了化合物有效氫碳比的概念并考察了生物油內(nèi)酮類、羧酸化合物與高氫碳比醇類的共裂化性能。環(huán)戊酮與羥基丙酮單獨(dú)裂化時(shí)，HZSM-5分子篩比較容易失活，裂化產(chǎn)

4、物中烴類含量比較低；當(dāng)引入甲醇或者乙醇進(jìn)行共裂化時(shí)，環(huán)戊酮與羥基丙酮均達(dá)到了100％的裂化轉(zhuǎn)化率，同時(shí)制備了淡黃色的汽油有機(jī)相。在酮類與醇類共裂化的研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展了乙酸與乙醇的共裂化研究。結(jié)果表明，乙醇的存在使得原本極易于導(dǎo)致催化劑失活的乙酸也得以順利裂化，乙酸的裂化轉(zhuǎn)化率也達(dá)到了100％，同時(shí)還獲得了高達(dá)42.79wt％汽油相收率。在?；锱c醇類共裂化制備汽油研究的基礎(chǔ)上，嘗試了分子蒸餾中質(zhì)餾分油與乙醇的共裂化研究，考察了不同

5、醇類配比下中質(zhì)餾分油的裂化特性。中質(zhì)餾分油與醇類共裂化過程運(yùn)轉(zhuǎn)順利，獲得了最高26.7wt％的汽油相收率。此外，還開展了機(jī)械乳化與超聲波乳化下的餾分油與柴油乳液的制備研究，考察了中質(zhì)餾分油與重質(zhì)餾分油的乳液制備性能。在機(jī)械與超聲波乳化技術(shù)疊加的情況下，比較了生物油原油、中質(zhì)餾分油以及重質(zhì)餾分油與柴油的乳液制備特性，發(fā)現(xiàn)原油制備的乳液具有最長的穩(wěn)定時(shí)間，重質(zhì)餾分油因密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于柴油，其乳液的穩(wěn)定性最差。在餾分油及生物油原油乳液穩(wěn)定性對(duì)比的