25676.生物油特性分析、酯化提質(zhì)和品質(zhì)評價研究

1、THEPROPERTIESANALYSIS，CATALYTICESTERIFICATIONANDQUALITYEVALUATIONOFBIOOILADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYDAIJiajiaSupervisedbyProfZHONGZhao—pingCollegeofEnergyandEnvi

2、ronmentSoutheastUniversityJan201O摘要摘要生物油(biooil)是生物質(zhì)熱裂解的液體產(chǎn)物，它具有原料來源廣泛、可再生、便于運(yùn)輸、能量密度較高等特點，是一種潛在的液體燃料和化工原料，生物油是一種成分非常復(fù)雜的有機(jī)混合物，對其進(jìn)行全面分析和評價有助于其作為高品位液體燃料的工業(yè)運(yùn)用。本文選題于“973項目”二級課題“生物質(zhì)液化過程耦合集成優(yōu)化理論和模型研究(2007CB210208)”，主要進(jìn)行了生物油特性分析

3、、酯化提質(zhì)和品質(zhì)評價研究。論文首先系統(tǒng)地分析了生物油的理化性質(zhì)和化學(xué)成分，試驗測得生物油是水含量高、酸性和腐蝕性強(qiáng)、熱值低、固體不溶物含量高、氧含量高、熱穩(wěn)定性差的化合物；通過FTIR分析和GCMS分析發(fā)現(xiàn)生物油中幾乎都是含氧化合物，主要含有酚類、呋喃類、酸類、醛類、酮類、醇類、糖類和醚類等物質(zhì)；熱重試驗分析了生物油的燃燒特性，結(jié)果表明生物油易于燃燒和揮發(fā)。為了提升生物油品質(zhì)，使其成為化石燃料的替代品，在自行搭建的生物油酯化試驗臺上進(jìn)行

4、了生物油的酯化提質(zhì)試驗。選擇三種固體酸S042“／Si02Ti02、S042“／Ti02和s042／Zr02Ti02作為酯化提質(zhì)反應(yīng)的催化劑，以乙酸和乙醇的反應(yīng)作為模型試驗，考察三種固體酸的催化酯化活性，在各自的較好反應(yīng)工況下，最佳的乙酸轉(zhuǎn)化率分別達(dá)到7667％、6073％和5069％；在模型試驗的基礎(chǔ)上，以擬均相催化機(jī)理研究了乙酸和乙醇在催化劑s042“／Si02Ti02上的反應(yīng)動力學(xué)，得出在333K353K和常壓的條件下該反應(yīng)的動力

5、學(xué)方程以及對應(yīng)的活化能E=38633kJ／mol。選用效果較好的固體酸催化劑S0427S102Ti02，在考慮成本和酯化效果的基礎(chǔ)上選擇合適的醇油質(zhì)量比(E／B=025，O5，l和2)，試驗結(jié)果表明E／B=05時較合適：在醇油質(zhì)量比E／B=05的基礎(chǔ)上分別以三種固體酸為催化劑進(jìn)行生物油的酯化提質(zhì)試驗，從物性指標(biāo)和化學(xué)成分的分析看出，以S042“／Si02Ti02為催化劑的酯化提質(zhì)油效果較好，將活潑基團(tuán)轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定的基團(tuán)，降低了生物油的酸

6、性、腐蝕性，提高了穩(wěn)定性，生物油的品質(zhì)得到了提升。最后以生物油在鍋爐、柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等燃燒設(shè)備中的應(yīng)用為背景確定了其主要的評價指標(biāo)，包括水分、固體含量、閃點、穩(wěn)定性、均一性等；結(jié)合相關(guān)的文獻(xiàn)資料，總結(jié)了目前生物油指標(biāo)的分析方法。根據(jù)玉米稈、稻殼、棉花稈等不同原料制取的熱解油的性質(zhì)指標(biāo)以及不同提質(zhì)方法得到的提質(zhì)油的性質(zhì)指標(biāo)，制定了初步的生物油質(zhì)量評價體系，認(rèn)為較好的生物油水分含量應(yīng)小于25wt％，熱值大于22MJ／kg，粘度小于7mm2