生物質醇解重質油加氫工藝研究.pdf

1、隨著石油資源的日益枯竭，從可再生的生物質資源獲取液體生物質油受到人們越來越多的關注。生物質油的制備方法主要有兩種：快速熱解法和溶劑溶解法。快速熱解法要求在300~500℃的惰性氣氛中，以500℃/s以上的傳熱速率加熱生物質，這導致生物質熱解產物非常復雜，可鑒定的組分超過400種，而且熱解油品含有大量的水分和酸類物質，這使得快速熱解法的發(fā)展受到嚴重阻礙。而生物質溶劑溶解法，尤其是小分子辛醇的醇解技術可在130~150℃的溫和條件下使生物質

2、液化率達到80 wt％以上。而且，醇溶劑的存在也促進了生物質的定向解聚，形成富含酯類、醚類化合物的輕質油。同時，生物質醇解也得到類似瀝青狀的重質油，其產率最高可達36.72%（生物質基）。這些重質油雖然可以用于重油鍋爐直接燃燒，但是因為重質油的粘度大、含氧量高、穩(wěn)定性差，直接燃燒并不經濟。本文的目標是在分析確定生物質醇解重質油特性的基礎上，設計和制備具有良好催化效果的加氫催化劑，以提高重質油的輕質化率，改善油品品質和燃燒性能，主要研究工

3、作和結果歸納如下：
　　1.以桉木為生物質原料，酸化正辛醇為溶劑，在液固比（溶劑與生物質的比例）為2:1，130~150℃條件下反應60 min，制備得到生物質液化產物。再對該液化產物進行丙酮-正己烷分級萃取，得到重質油。對重質油的理化性質分析結果表明：重質油是黑色粘稠狀的膠質體，其酸值為0.963 mgKOH/g，熱值為36 MJ/Kg，密度為0.82 kg/m3，灰分含量0.095%。FT-IR分析結果表明，重質油是含有羥基、

4、甲氧基、羰基、醚鍵等多種含氧官能團的芳烴或酚類化合物。而GPC分析結果表明，重質油是由大小分子組成的混合物，其小分子部分的峰位分子量為242，而大分子部分的峰位分子量為2805。
　　2.在氫氣氣氛中，考察了反應溫度（90~210℃）、反應時間（30~90 min）等工藝參數對Pd/C催化劑在重質油加氫過程中的影響。結果表明，反應溫度對重質油加氫效果影響最大，反應溫度升高到180℃時，重質油輕質化率最高，達到40.5%，超過此溫度

5、輕質化率反而下降。重質油加氫前后的FT-IR分析結果表明：加氫后的重質組分中羥基官能團和醚鍵明顯增加。而元素分析結果表明，經過加氫的重質油O元素含量最高下降了55.4%，H元素含量在加氫后也有明顯的提高，最大提高了16.2%。其中S元素含量隨著反應溫度的上升而下降。對輕質組分進行GC-MS分析后發(fā)現，重質油加氫所得輕質組分主要為小分子芳烴、酚類及苯甲酸酯類物質，包括甲乙苯、苯酚、間苯二甲酸-1-丁基酯-3-苯基酯及鄰苯二甲酸二辛酯等。<

6、br>　　3.考察了反應溫度（330~450℃）、初始氫壓（2~8 MPa）、反應時間（10~50 min）對 V-W-Mo-Cu/γ-Al2O3催化劑在重質油加氫過程中的影響，發(fā)現，重質油輕質化率最高可達93.3%。加氫前后重質油的FT-IR分析結果表明，當反應溫度高于420℃時，重質組分中醚鍵基本消失，羰基及羥基特征吸收峰明顯減弱。而對重質油加氫所得輕質組分的GC-MS分析結果可知，其主要含有甲乙苯、對乙基苯乙烯等單環(huán)芳烴，以及間苯

7、二甲酸-1-丁基酯-3-苯基酯等少量酯類化合物。
　　4.考察了反應溫度（330~450℃）、初始氫壓（2~8 MPa）、反應時間（10~50 min）對FeS2催化劑在重質油加氫過程中的影響。結果表明：當反應溫度低于390℃時，重質油加氫所得輕質組分只有少量的甲乙苯、異丙苯等單環(huán)芳烴類物質。而當反應溫度升高到390℃以上時，輕質組分中物質種類明顯增加，除了甲乙苯等，還有醋酸-3-苯基丙基酯、異丙烯苯、苯酚等物質生成。當反應溫度達