小球藻油脂催化轉(zhuǎn)化制備烴類燃油的研究.pdf

1、生物質(zhì)資源具有儲(chǔ)量大、種類豐富、分布廣泛等特點(diǎn)，是當(dāng)今熱門(mén)的可再生資源之一，其應(yīng)用途徑日益多樣化。生物柴油作為生物質(zhì)資源衍生的液體燃料，擁有與石化柴油類似的物化性質(zhì)，是一種有望彌補(bǔ)石化燃油短缺的高端能源產(chǎn)品，因而近年來(lái)受到了研究者的極大關(guān)注。
　　傳統(tǒng)生物柴油是以動(dòng)植物油脂、地溝油、微藻油脂等為原料經(jīng)酯交換反應(yīng)制備得到，成分主要為脂肪酸甲酯，其含氧量高、熱值較低、易氧化變質(zhì)、對(duì)設(shè)備具有一定腐蝕性等缺點(diǎn)嚴(yán)重阻礙了生物柴油的發(fā)展。因此

2、，人們將脂肪酸酯類油脂經(jīng)過(guò)催化加氫脫氧提質(zhì)轉(zhuǎn)化為新型烴類燃油，其主要成分為碳鏈長(zhǎng)度為18至22個(gè)碳原子的混合脂肪烴類。烴類燃油的高熱值、黏度低等優(yōu)良的理化性質(zhì)與石化柴油幾乎一致，因此更適合作為石化柴油的替代品，具有極大的應(yīng)用前景。然而，現(xiàn)有的油脂加氫脫氧工藝普遍存在著效率較低，耗氫量大的問(wèn)題，因此該工藝非常值得進(jìn)一步研究。
　　生物質(zhì)資源種類眾多，微藻作為一種不與糧爭(zhēng)地、光合作用效率高、油脂絕對(duì)含量較高的生物質(zhì)，是提煉生物油脂的理

3、想原料。因此，本文采用小球藻作為研究對(duì)象，系統(tǒng)考察了光照強(qiáng)度、營(yíng)養(yǎng)條件等培養(yǎng)參數(shù)對(duì)小球藻油脂積累的影響，確定了最優(yōu)的培養(yǎng)條件。然后，針對(duì)提取的小球藻油脂及相應(yīng)脂肪酸類模型化合物，進(jìn)一步研究了其經(jīng)加氫脫羰反應(yīng)轉(zhuǎn)化為烴類燃油的過(guò)程。
　　首先，將小球藻在低光照和高光照條件下于富氮富磷(NPM)，富氮(NM)，富磷(PM)，對(duì)照(CM)培養(yǎng)基中培育，考察各培養(yǎng)條件對(duì)小球藻油脂積累的影響。結(jié)果表明，高光照條件有利于促進(jìn)小球藻的油脂積累，而

4、過(guò)量的氮、磷明顯限制了小球藻油脂的積累。具體地，在320mol/m2s的高光照強(qiáng)度下，CM培養(yǎng)基中生長(zhǎng)的小球藻具有最高的油脂積累量，其藻體中油脂含量為30wt％，總脂肪酸含量可達(dá)10wt％。
　　然后，通過(guò)浸漬法制備了氫交換超穩(wěn)分子篩負(fù)載的鎳基復(fù)合催化劑Ni/HUSY，并用于油脂加氫脫羰反應(yīng)。為簡(jiǎn)化反應(yīng)體系，首先以小球藻油臘中的模型化合物棕櫚酸為原料，在Ni/HUSY催化下經(jīng)加氫脫羰反應(yīng)制備相應(yīng)烴類，全面研究了反應(yīng)溶劑、催化劑、反

5、應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間，氣氛壓力等對(duì)烷烴生成的影響。發(fā)現(xiàn)在325℃，4MPaH2氣氛下，反應(yīng)5h后棕櫚酸轉(zhuǎn)化率為100％，烷烴總得率可達(dá)79.06％。同時(shí)，對(duì)Ni/HUSY進(jìn)行了掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、物理吸附、化學(xué)吸附等一系列表征，以進(jìn)一步明確催化劑在反應(yīng)過(guò)程中的作用機(jī)理、探明影響反應(yīng)過(guò)程的關(guān)鍵因素。
　　在對(duì)模型化合物的加氫脫羰行為進(jìn)行全面分析后，以小球藻油脂為原料，在Ni/HUSY催化下經(jīng)加氫脫羰反應(yīng)制備烴類生物柴