铜藻和聚丙烯共裂解制备烃类液体燃料油的研究

发布时间：2020-09-18 19:01

　　随着人类活动的日益频繁,人类对能源的需求逐渐增加。传统的化石燃料构成了人类能源需求的主要部分,化石燃料的过快消耗不仅造成了能源的紧缺而且使得环境污染日趋严重。在能源与环境危机的双重压力下,生物质由于其可再生性、低污染性、分布广泛、资源丰富等特点受到研究者的广泛关注。生物质能源被认为具有取代传统化石燃料的潜力,利用生物质来制备液体和气体燃料正吸引着越来越多的研究者的关注。本文以铜藻、羊栖菜(海洋植物)、小麦秸秆(草本植物)、竹子、杉木(木本植物)为研究对象,对其进行了元素分析、化学组成分析、工业分析、金属元素含量分析以及热重分析为后续的开发利用提供指导。结果显示:海洋植物中N、S以及灰分的含量高于陆生植物,铜藻中N和S的含量分别为2.10%和1.39%,而竹子中N和S的含量分别只有0.29%和0.11%,木质生物质中的木质素明显高于草本植物和海洋植物;一般而言,金属元素含量越高,灰分含量越高,生物质的灰分含量与其碳含量呈负相关关系,碳含量越高,灰分含量越低;挥发分含量与灰分含量呈负相关关系,灰分含量越高,挥发分含量越低;TG曲线显示生物质挥发分含量越高,其热解速率越快,热解结束后总失重率越大。以铜藻和聚丙烯的混合物为原料在0.2L的小型密闭反应釜内进行高温裂解实验的研究,主要考察混合物比例、裂解温度以及裂解气停留时间对裂解产物产率及分布的影响。实验结果显示混合物比例对反应的影响最大,其次是裂解温度和停留时间对反应的影响。当混合物中聚丙烯的含量由90%下降至10%时液体产率由57.11%下降到9.56%,气体产率由38.34%升高至64.47%随后又降至55.28%。聚丙烯与铜藻的比例为3:7和9:1时液体中含氧化合物和氮杂环化合物的含量急剧增加而烷烃和烯烃的含量较低。对产物收率及组成进行分析得到本实验的最适宜条件:反应温度为375℃,聚丙烯与铜藻的比例为9:1,停留时间为30min,在此反应条件下,液体产率最高达到了64.79%,气体产率为30.69%,固体产率为4.52%。采用气相色谱(GC)和气质联用仪(GC-MS)分别对其热裂解的气相产物和液相产物进行组分分析:生物油组分中主要是烷烃、烯烃、芳香烃以及少量的醇、醛、醚、酮、脂类、酚类、羧酸等化合物;不凝气主要由CO、CO2、H2、CH4、以及C2~C4的小分子烃类(C2H4、C2H6、C3H6、C3H8等)组成。结果表明,聚丙烯和铜藻共裂解过程中存在着协同作用,聚丙烯的加入可以提高产油率,降低含氧化合物的含量。其反应机理主要是反应过程中聚丙烯受热产生大量的自由基与铜藻裂解产生的含氧化合物发生反应,降低其含量。
【学位单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TQ517

【参考文献】