生物質(zhì)熱解油分類精制基礎(chǔ)研究.pdf

1、生物質(zhì)熱解油通常是纖維類物料，經(jīng)過快速熱解而直接得到的油狀液體，又稱為生物油（bio-oil）。然而熱解所得的生物油含水量和含氧量高，穩(wěn)定性差，成分十分復(fù)雜，難以直接作為燃料使用。目前國際上對生物油改性提質(zhì)化學(xué)煉制的研究，主要集中在催化加氫和催化裂解兩個方面，但都存在設(shè)備復(fù)雜、催化劑易失活等問題。本文根據(jù)生物質(zhì)裂解油組成成分的不同特性，研究應(yīng)用固體催化劑反應(yīng)精餾的方式，將原料油中的親水組分和疏水組分分別進(jìn)行加工利用，得到優(yōu)質(zhì)性能的燃料油

2、和樹脂材料的技術(shù)路線，避免了通常條件下的高溫高壓等苛刻的反應(yīng)條件，為生物質(zhì)熱解油精制加工利用設(shè)計了一條新的工藝路線，并得到如下結(jié)果。
　　1.本研究所用的生物油是一種黑色易流動、具有刺激性氣味的液體。含水量33％、pH值2.82、熱值14.3 MJ/Kg、密度1.16 g/cm3、粘度18.5 mm2/s。平均分子量2042。當(dāng)儲存期超過三個月，會出現(xiàn)分層現(xiàn)象。
　　2.采用溶膠-凝膠共沉淀法制備了具有超強(qiáng)酸性的固體酸酯化催

3、化劑。并優(yōu)化了制備條件。合成了S2O82-促進(jìn)的含鋯介孔分子篩S2O82-/ZrO2-MCM-41(孔徑2.7 nm)，通過XRD、N2吸附脫附以及FT-IR表征了其結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明：S2O82-/ZrO2-MCM-41存在介孔分子篩的特征吸收峰，具有良好的成長有序性和結(jié)晶度；比表面積577 m2/g，并具有相對較窄的孔徑分布；S2O82-與骨架原子形成了化學(xué)鍵，并增強(qiáng)了其酸性，H?！?12.76。
　　3.首次采用反應(yīng)精餾的方式對

4、生物質(zhì)熱解油進(jìn)行了催化改性。在所考察的固體酸催化劑中，含鋯介孔分子篩（S2O82-/Zr-MCM-41）具有較高的酯化活性，較佳的工藝條件下輕油收率達(dá)21%左右。經(jīng)過高效液相色譜、GC和FT-IR分析，輕油主要成分是酯類化合物（甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯），重油主要是原料油中不溶于水且沸點(diǎn)較高的成分。
　　4.對精餾操作產(chǎn)生的廢水采用萃取方式進(jìn)行處理，在所選擇的萃取劑中，萃取效果較好的試劑是乙酸乙酯，可以萃取出38.1

5、%的廢水中有機(jī)物。如果采用萃取劑和活性炭聯(lián)用的方法，可以萃取出68.0%的廢水中有機(jī)物。通過GC-MS確定主要是酚類和酯類化合物。
　　5.以甲醛、苯酚為原料，鹽酸為強(qiáng)酸催化劑、醋酸鋅為弱酸鹽催化劑，采用分段聚合方式，合成了聚合速度30～40 s、軟化點(diǎn)85～95℃的速聚型熱塑性酚醛樹脂。通過DSC量熱分析確證所合成的樹脂具有較好的固化活性。通過FT-IR分析表明，所合成樹脂具有較高比例的鄰位結(jié)構(gòu)。通過TG測定，所合成的樹脂熱穩(wěn)定

6、溫度<200℃。
　　6.以生物油疏水組分代替10~40%苯酚，進(jìn)行高鄰位生物基熱塑性酚醛樹脂的合成。隨著生物質(zhì)熱解油用量的增加，通過增加催化劑的用量和反應(yīng)時間可以調(diào)節(jié)樹脂軟化點(diǎn)，但是樹脂聚合時間明顯增加。通過DSC差熱分析、TG熱重分析，當(dāng)使用生物質(zhì)熱解油替代苯酚合成樹脂時，樹脂加工溫度應(yīng)<200℃。樹脂鄰位、對位結(jié)構(gòu)通過FT-IR確證。
　　本工作為生物質(zhì)熱解油精制提供一個新的選擇，為固體酸在生物質(zhì)熱解油的應(yīng)用提供理論依