小球藻加壓催化液化制取生物燃油基礎(chǔ)研究.pdf

1、當(dāng)今在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和對(duì)石油進(jìn)口依存度不斷提高的背景下，把生物質(zhì)工業(yè)化轉(zhuǎn)化為液體燃料的技術(shù)對(duì)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。本研究采用直接液化的方式將高蛋白含量的小球藻在高壓反應(yīng)釜內(nèi)轉(zhuǎn)化為粗生物油，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)向液態(tài)燃油的轉(zhuǎn)變。實(shí)驗(yàn)針對(duì)反應(yīng)溫度、停留時(shí)間、料液比、添加劑、催化劑種類和用量等參數(shù)對(duì)液化產(chǎn)物性質(zhì)的影響進(jìn)行研究。通過(guò)元素分析、傅里葉紅外(FT-IR)、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC-MS)、熱重(TG-DTA)分析等方法，對(duì)

2、產(chǎn)品生物油的特性進(jìn)行較全面的研究，進(jìn)而探討液化工藝，提高生物油產(chǎn)率，通過(guò)添加催化劑使生物油產(chǎn)品性質(zhì)得到改善。
　　通過(guò)對(duì)反應(yīng)條件的考察，發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)溫度260℃，料液比0.2g/mL，停留時(shí)間為30min的條件下，生物油產(chǎn)率達(dá)67.28％，殘?jiān)?.07％。生物油的元素分析數(shù)據(jù)表明，與原料小球藻相比，碳含量顯著增加，氧含量明顯降低，計(jì)算可知熱值由20.64 MJ/kg提高到30.23MJ/kg。FT-IR和GC-MS分析結(jié)果表明生物

3、油主要是由酯類和酮類化合物組成。NaOH、K2CO3、 KOH等催化劑的加入對(duì)生物油產(chǎn)率提高無(wú)明顯貢獻(xiàn)，而加入FeS對(duì)生物油產(chǎn)率提高比較顯著，5％FeS添加量時(shí)生物油產(chǎn)率達(dá)到72.47％，殘?jiān)式档偷?.30％。乙二醇的添加雖然提高了生物油產(chǎn)率，但生物油的品質(zhì)下降，結(jié)合元素分析結(jié)果發(fā)現(xiàn):生物油中碳含量降低，氧含量反而升高，使得熱值僅有19.23 MJ/kg。FT-IR和GC-MS分析也表明酯類、酮類物質(zhì)含量下降，酸類物質(zhì)增加，而且生物油

4、成分變得更為復(fù)雜。
　　選用海洋廢棄物貝殼作為催化劑時(shí)，當(dāng)貝殼粉添加量5％、停留時(shí)間15min、反應(yīng)溫度260℃、料液比0.2g/mL時(shí)反應(yīng)條件下，生物油產(chǎn)率達(dá)76.58％，殘?jiān)?％左右。貝殼粉的添加既縮短了反應(yīng)時(shí)間，又獲得了高產(chǎn)油率，進(jìn)而節(jié)約了生產(chǎn)成本。通過(guò)計(jì)算元素分析結(jié)果，得知生物油的熱值為30.16MJ/kg，GC-MS結(jié)合FT-IR分析表明，生物油物質(zhì)種類相對(duì)減少，酯類物質(zhì)含量增加，另外還有酮類、醇類等物質(zhì)。