基于分子蒸馏分离的生物油模化物催化裂化及馏分油乳化研究
生物质热裂解液化技术是生物质利用的重要技术之一，它可以使固体生物质转变为液体生物油。由于粗制的生物油具有热值低、水分含量及氧含量较高、PH值较低、粘度大及稳定性较差等劣势，需要经过一定的改性才能作为高品位液体燃料使用。其中乳化及催化裂化是生物油改性的重要技术，它们可以实现低品位生物油向高品位液体燃料的转变。本文基于分子蒸馏技术对生物油分离后的馏分油进行乳化及其典型模化物进行催化裂化改性。 首先对稻壳生物油进行分子蒸馏实验，获得稻壳生物油中质馏分油。获得的中质馏分油是以易于挥发的小分子化合物为主，实现了大分子糖类和酚类化合物的良好脱除，具有良好的裂化活性和乳化特性。 接着选取稻壳生物油中质馏分油内三种典型模化物:羟基丙酮、环戊酮与乙酸，开展了此三种模型化合物分别与乙醇共裂化制备高品位液态燃料的实验研究。结果表明，它们在裂化过程中均具有良好的裂化活性，且产生的液体产物中粗汽油相的产率较高，且全部由烃类物质组成。 然后考察了这三种典型模化物的混合模化物与乙醇的共裂化特性，并考察反应温度和压力对反应物转化率、液体产物产率、粗汽油相产物组成及尾气组成的影响。研究发现，较高的反应温度和压力能够促进反应物的完全转化和液体烃类的生成，同时可以改善粗汽油相的组成。而且400℃和2MPa是较为合适的最佳反应工况，此工况下产生的液体汽油相产物产率较高、品质较好。接着对催化剂进行BET分析及连续性和再生性实验，发现裂化较好的工况，反应后的催化剂具有相对较高的比表面积和相对较小的积炭量，催化剂活性较好。随着反应的进行，催化剂芳构化能力下降，活性降低。通过燃烧积炭的方法对反应后的催化剂进行再生后能够重新恢复活性。 此外，结合机械与超声波乳化技术，对稻壳生物油中质馏分与柴油进行乳化研究。考察了不同HLB值、不同机械转速、不同超声波振幅及不同馏分油添加量下制取的乳液燃料的稳定情况，结果表明两种乳化方式下制备的乳液燃料均在HLB值为4.3时有最长的稳定时间，且超声波乳化效果要明显好于机械乳化。在机械乳化中，10000r/min时具有较好的稳定性。在超声波乳化中，20Am时具有最好的稳定性。此外，随着馏分油含量的增加乳液的稳定性逐渐变差。然后考察了乳液燃料粒径对稳定性的影响，结果发现具有较小的乳液粒径、较均匀的粒径分布的乳液燃料具有较好的稳定性。
生物油模化物;分子蒸馏实验;乳化特性;催化剂;裂化活性
浙江大学
硕士
热能工程
王树荣
2014
中文
TQ517.43;TQ511.1
76
2014-07-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）