玉米秸秆催化液化制备生物油实验研究

发布时间：2017-09-23 05:12

  本文关键词：玉米秸秆催化液化制备生物油实验研究

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【摘要】：在能源与环境的双重要求下,寻找新型环保可再生液体燃料迫在眉睫,生物质作为世界上第四大能源,开始受到人们的广泛关注。水热液化技术作为一种可将生物质转化为可再生液体燃料的技术,也备受瞩目。本文以我国北方常见的农作物废弃物玉米秸秆为原料,以非均相催化剂HZSM-5和FeHZSM-5为催化剂进行高温高压催化液化实验,对于反应过程有重要影响的反应温度、催化剂用量和反应时间三个主要因素进行探究,并采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)以及元素分析等方法对生物油的结构和成分等进行分析。用浸渍法制备硅铝比分别为25,38和50的负载型催化剂FeHZSM-5,并使用X射线衍射仪(XRD)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)对催化剂进行表征。使用硅铝比为25的负载型催化剂Fe HZSM-5进行催化液化实验,分别以反应温度、催化剂用量和反应时间为变量,探究最佳的反应条件。结果表明玉米秸秆为15g,催化剂FeHZSM-5含量为6.67%时,在340℃下反应30min时,生物油产率最高,为28.03%,较未添加催化剂时的22.41%,提高了近6%,玉米秸秆转化率为81.73%。此时,生物油的热值为30.08MJ/kg,主要成分为酚类和长链的酯类,生物油中的烃类、酯类等稳定物质较未添加催化剂都有所增加;而不稳定的含羰基化合物酮类物质大幅减少,这对生物油的利用十分有利。在已探究出的最佳的催化液化条件下添加硅铝比为25,38和50的HZSM-5和FeHZSM-5催化剂,对比分析催化液化产物产率以及生物油成分的影响。结果表明,低硅铝比的催化剂更有利于生物油的生成,铁离子的负载能进一步促进生物油的生成,也能促进生物油中酚类化合物转化为其它物质,同时也有助于增加生物油中的烃类物质,提高生物油的热值。高硅铝比的催化剂能够促进生物质转化为小分子物质。
【关键词】：玉米秸秆 催化液化 分子筛催化 反应条件 生物油
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-26
• 1.1 生物质及其利用现状11-18
• 1.1.1 生物质分类及组成12-15
• 1.1.2 生物质利用现状15-16
• 1.1.3 生物质利用方式16-18
• 1.2 生物质水热液化技术及其影响因素18-23
• 1.2.1 生物质水热液化技术18-19
• 1.2.2 生物质水热液化影响因素19-23
• 1.3 生物质催化液化研究进展23-24
• 1.3.1 生物质催化液化技术23
• 1.3.2 生物质催化液化机理23-24
• 1.4 研究意义及研究内容24-26
• 1.4.1 研究意义24-25
• 1.4.2 研究内容25-26
• 第2章 催化剂的制备26-30
• 2.1 前言26
• 2.2 催化剂的选择26-28
• 2.2.1 均相催化剂26-27
• 2.2.2 非均相催化剂27
• 2.2.3 催化剂的对比与选择27-28
• 2.3 催化剂的表征与分析28
• 2.4 催化剂的制备28-29
• 2.4.1 实验材料28
• 2.4.2 制备过程28-29
• 2.4.3 催化剂的XRD29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 玉米秸秆催化液化实验条件研究30-38
• 3.1 前言30
• 3.2 材料与装置30-31
• 3.2.1 原料30
• 3.2.2 实验装置30-31
• 3.3 操作方法与产物分离31-33
• 3.3.1 操作方法31
• 3.3.2 产物分离31-33
• 3.4 液化条件探究33-36
• 3.4.1 反应温度对液化产物分布的影响33-35
• 3.4.2 催化剂用量对液化产物分布的影响35-36
• 3.4.3 反应时间对液化产物分布的影响36
• 3.5 本章小结36-38
• 第4章 玉米秸秆催化液化生物油分析38-49
• 4.1 前言38
• 4.2 生物油成分及分析方法38-40
• 4.2.1 生物油成分38-39
• 4.2.2 生物油分析方法39-40
• 4.3 生物油的分析40-47
• 4.3.1 生物油产率分析40-41
• 4.3.2 生物油的组成结构分析41-42
• 4.3.3 生物油的成分分析42-45
• 4.3.4 生物油的沸点分析45-47
• 4.3.5 生物油的元素分析47
• 4.4 本章小结47-49
• 第5章 不同硅铝比催化剂对生物油的影响49-56
• 5.1 前言49
• 5.2 实验方法49
• 5.3 不同条件下生物油的对比分析49-55
• 5.3.1 不同硅铝比催化剂对生物油产率影响49-51
• 5.3.2 不同硅铝比催化剂对生物油结构影响51-53
• 5.3.3 不同硅铝比催化剂对生物油成分影响53-55
• 5.4 本章小结55-56
• 结论56-58
• 参考文献58-64
• 致谢64-65
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文65-66

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