粮油工业皂脚微波驱动催化热解制备富烃生物油的研究
发布时间：2021-08-28 18:23
油脂工业是我国粮油食品工业的重要组成部分,在国民经济中具有十分重要的地位和作用。在油脂精制碱炼过程中会产生大量副产物,其中较有回收利用价值的是皂脚,其属于废弃油脂类生物质,若处理不当,会对城市环境和水体资源造成严重污染,但若合理利用和开发,将成为制备高品质生物油的重要资源,符合我国能源发展的战略需求,同时对建设“美丽中国”具有重要意义。在众多皂脚高值化利用技术中,催化热解制备富烃生物油具备较好的发展前景,但目前该技术还存在目标产物选择性低、催化剂易结焦失活以及催化压降高等缺陷,限制了其大规模的转化利用。针对上述问题,本研究论文首先系统研究了皂脚快速催化热解制备富烃生物油的相关特性规律,而后构建了 SiC无序孔道网络热载体微波热解耦合非原位催化重整提质体系,并围绕催化剂与微波的交互作用,创新一类具有吸波特性的微波驱动型泡沫陶瓷催化剂,开展了基于微波驱动催化的皂脚热解制备富烃生物油的过程研究,具体如下:在皂脚快速催化热解制备富烃生物油的特性研究方面,通过Py-GC-MS（热解-气相色谱-质谱）装置开展了皂脚及不同脂肪酸钠盐热解特性的对比分析。HZSM-5催化条件下皂脚热解可冷凝性挥发性有机...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３废弃油脂与木质纤维素类生物质热化学催化转化示意图??
?第１章绪论???如表１．２。微波能量的大小和空间分布取决于电磁波在特定空间内散射、反射以??及在受热物体内的吸收等情况。相比于常规加热方式，微波加热方式应用工业生??产可具备以下优势：设备简单易操作，均匀内部加热；加热响应快，能耗较低；??实现瞬时停止／开始加热，没有余热效应。??加热方向??：ｍｍ?ｆ?Ａ??（ａ）?Ｖ?Ｊ?（ｂ）??微波加热?电阻加热??图１．６微波加热原理示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．６?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｗａｖｅ?ｈｅａｔｉｎｇ??表１．２微波辅助加热与传统电加热对比??Ｔａｂｌｅ?１．２?Ｔｈｅ?ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｗａｖｅ?ｈｅａｔｉｎｇ?ｗｉｔｈ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｈｅａｔｉｎｇ??微波辅助加热?传统电加热??￣＂＇?能量转换?能量转移?；??分子水平上内部均匀加热?热传导、对流和辐射表面加热??存在执占?无执占??．?Ｉ?ｊ?１—／？＊．ｗ？？、?＊？％?／＊？？??快速?？慢速??电能转化效率高?电能转化效率低??选择性加热?无选择性加热??依赖物料吸波因子?对物料属性无依赖??加热控制精确?加热控制一般??余热效应低，响应快?余热效应高，响应慢??材料的微波吸收特征与本身介电性能相关，通常使用相对介电常数ｓｒ和损??１０??
当４５０°Ｃ??时废弃棕榈油开始发生快速热解，得到的生物油具有低氧，不含硫、羧酸和甘油??二醋的性质。进一■步对比并研究』以挪壳基活性炭、木炭颗粒及ＭＣ．Ｍ－４１作为??介质吸波材料时微波场中煎炸废油快速热解制备生物油的过程，椰壳基活性炭??与木炭颗粒具有良好的微波吸收能力，生物燃料的产率最高达到７３％，主要包含??Ｃ５－Ｃ２０的脂肪烃和少量含氧化合物，值得注意的是，当活性炭作为床层时生物??油氮含量低且不含羧酸，热值可达４６?ＭＪ／ｋｇ，理化性质与柴油相似［４＿５＇反应过??程如图１．７。??Ｂｉｏｆｕｅｌ－ｌｉｋｅ?ｐｒｏｄｕｃｔ?Ｂｉｏｆｕｅｌ－ｌｉｋｅ?ｐｒｏｄｕｃｔ?Ｂｉｏｆｕｅｌ－ｌｉｋｅ?ｐｒｏｄｕｃｔ??（Ｃ５－Ｃ２０?ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ）?（Ｃｎ－Ｃ２〇?ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ）?（Ｃｎ－Ｃ２〇?ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ）??Ｕｓｅｄ?ｆｒｙｉｎｇ?ｏｉｌ?ＨＨ?Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ?ｖｏｌａｔｉｌｅｓ??＾６?ｒ?，?－?－?－?Ｖ．．?Ｇ－??ｍｍｍｍＷ［－ｍｍ?ｂｒａｃｋｅｄ?■■＾＾＾＾■＾ｃｒａｃｋｅｄ?ＭＨＨＨＭ??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：?５００?？Ｃ?ｉｎｔｏ?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：?５００?？Ｃ?ｉｎｔｏ?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：?５００??ｒｒ二ｒ?—ｌｅｓ?＝：＝ｉｎ??Ｅｎｅｒｇｙ?ｒｅｃｏｖｅｒｙ：?９０％?Ｅｎｅｒｇｙ?Ｒｅｃｏｖｅｒｙ：?８２?％?Ｅｎｅｒｇｙ?Ｒｅｃｏｖｅｒｙ：?５６％??Ａｃｔｉｖａｔｅｄ?ｃａｒｂｏｎ?Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ?ｃａｒｂｏｎ?ＭＣＭ－４１??图１．７椰壳基活性炭、木炭颗粒及ＭＣＭ－４１作为介质吸波材料时
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质裂解燃油对生物柴油低温流动性的改进研究[J]. 赵佳平,蒋剑春,徐俊明,王浩蓉. 太阳能学报. 2017(01)
[2]Two-step fast microwave-assisted pyrolysis of biomass for bio-oil production using microwave absorbent and HZSM-5 catalyst[J]. Bo Zhang,Zhaoping Zhong,Qinglong Xie,Shiyu Liu,Roger Ruan. Journal of Environmental Sciences. 2016(07)
[3]地沟油热裂解制备燃料油的研究[J]. 赵佳平,蒋剑春,徐俊明,杨华. 林产化学与工业. 2016(03)
[4]废植物油脂与废聚乙烯塑料共裂解制备燃油研究[J]. 王允圃,黄燕燕,戴磊磊,Ruan Roger,刘玉环,王小亮. 农业机械学报. 2016(01)
[5]生物质模化物催化热解制取烯烃和芳香烃[J]. 王芸,邵珊珊,张会岩,肖睿. 化工学报. 2015(08)
[6]皂脚酸化油的热裂解过程与产物分析[J]. 赵佳平,蒋剑春,徐俊明. 化工进展. 2014(05)
[7]轻烃芳构化催化剂的研究进展[J]. 段然,巩雁军,孔德嘉,刘亚圣,刘晓玲,段爱军,窦涛. 石油学报(石油加工). 2013(04)
[8]生物质和废弃油脂流化床共催化热解实验研究[J]. 张会岩,肖睿,George W Huber. 工程热物理学报. 2013(04)
[9]高酸价油脂快速热裂解制备生物燃油研究[J]. 徐俊明,肖国民,周永红,蒋剑春. 太阳能学报. 2013(02)
[10]大豆油催化裂解精炼制备可再生燃料油[J]. 陈洁,蒋剑春,徐俊明. 太阳能学报. 2012(10)
博士论文
[1]生物质双级催化重整制备高品位液体燃料机制研究[D]. 王佳.东南大学 2018
[2]基于补氢/脱氧的玉米秸秆催化热解制油和油品提质研究[D]. 张波.东南大学 2016
硕士论文
[1]废弃油脂热裂解制备高品质燃料油的研究[D]. 赵佳平.中国林业科学研究院 2015
[2]废食用油脂催化裂解制备燃料油的研究[D]. 孙云.南昌大学 2007
本文编号：3369017
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３废弃油脂与木质纤维素类生物质热化学催化转化示意图??
?第１章绪论???如表１．２。微波能量的大小和空间分布取决于电磁波在特定空间内散射、反射以??及在受热物体内的吸收等情况。相比于常规加热方式，微波加热方式应用工业生??产可具备以下优势：设备简单易操作，均匀内部加热；加热响应快，能耗较低；??实现瞬时停止／开始加热，没有余热效应。??加热方向??：ｍｍ?ｆ?Ａ??（ａ）?Ｖ?Ｊ?（ｂ）??微波加热?电阻加热??图１．６微波加热原理示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．６?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｗａｖｅ?ｈｅａｔｉｎｇ??表１．２微波辅助加热与传统电加热对比??Ｔａｂｌｅ?１．２?Ｔｈｅ?ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｗａｖｅ?ｈｅａｔｉｎｇ?ｗｉｔｈ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｈｅａｔｉｎｇ??微波辅助加热?传统电加热??￣＂＇?能量转换?能量转移?；??分子水平上内部均匀加热?热传导、对流和辐射表面加热??存在执占?无执占??．?Ｉ?ｊ?１—／？＊．ｗ？？、?＊？％?／＊？？??快速?？慢速??电能转化效率高?电能转化效率低??选择性加热?无选择性加热??依赖物料吸波因子?对物料属性无依赖??加热控制精确?加热控制一般??余热效应低，响应快?余热效应高，响应慢??材料的微波吸收特征与本身介电性能相关，通常使用相对介电常数ｓｒ和损??１０??
当４５０°Ｃ??时废弃棕榈油开始发生快速热解，得到的生物油具有低氧，不含硫、羧酸和甘油??二醋的性质。进一■步对比并研究』以挪壳基活性炭、木炭颗粒及ＭＣ．Ｍ－４１作为??介质吸波材料时微波场中煎炸废油快速热解制备生物油的过程，椰壳基活性炭??与木炭颗粒具有良好的微波吸收能力，生物燃料的产率最高达到７３％，主要包含??Ｃ５－Ｃ２０的脂肪烃和少量含氧化合物，值得注意的是，当活性炭作为床层时生物??油氮含量低且不含羧酸，热值可达４６?ＭＪ／ｋｇ，理化性质与柴油相似［４＿５＇反应过??程如图１．７。??Ｂｉｏｆｕｅｌ－ｌｉｋｅ?ｐｒｏｄｕｃｔ?Ｂｉｏｆｕｅｌ－ｌｉｋｅ?ｐｒｏｄｕｃｔ?Ｂｉｏｆｕｅｌ－ｌｉｋｅ?ｐｒｏｄｕｃｔ??（Ｃ５－Ｃ２０?ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ）?（Ｃｎ－Ｃ２〇?ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ）?（Ｃｎ－Ｃ２〇?ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ）??Ｕｓｅｄ?ｆｒｙｉｎｇ?ｏｉｌ?ＨＨ?Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ?ｖｏｌａｔｉｌｅｓ??＾６?ｒ?，?－?－?－?Ｖ．．?Ｇ－??ｍｍｍｍＷ［－ｍｍ?ｂｒａｃｋｅｄ?■■＾＾＾＾■＾ｃｒａｃｋｅｄ?ＭＨＨＨＭ??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：?５００?？Ｃ?ｉｎｔｏ?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：?５００?？Ｃ?ｉｎｔｏ?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：?５００??ｒｒ二ｒ?—ｌｅｓ?＝：＝ｉｎ??Ｅｎｅｒｇｙ?ｒｅｃｏｖｅｒｙ：?９０％?Ｅｎｅｒｇｙ?Ｒｅｃｏｖｅｒｙ：?８２?％?Ｅｎｅｒｇｙ?Ｒｅｃｏｖｅｒｙ：?５６％??Ａｃｔｉｖａｔｅｄ?ｃａｒｂｏｎ?Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ?ｃａｒｂｏｎ?ＭＣＭ－４１??图１．７椰壳基活性炭、木炭颗粒及ＭＣＭ－４１作为介质吸波材料时
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质裂解燃油对生物柴油低温流动性的改进研究[J]. 赵佳平,蒋剑春,徐俊明,王浩蓉. 太阳能学报. 2017(01)
[2]Two-step fast microwave-assisted pyrolysis of biomass for bio-oil production using microwave absorbent and HZSM-5 catalyst[J]. Bo Zhang,Zhaoping Zhong,Qinglong Xie,Shiyu Liu,Roger Ruan. Journal of Environmental Sciences. 2016(07)
[3]地沟油热裂解制备燃料油的研究[J]. 赵佳平,蒋剑春,徐俊明,杨华. 林产化学与工业. 2016(03)
[4]废植物油脂与废聚乙烯塑料共裂解制备燃油研究[J]. 王允圃,黄燕燕,戴磊磊,Ruan Roger,刘玉环,王小亮. 农业机械学报. 2016(01)
[5]生物质模化物催化热解制取烯烃和芳香烃[J]. 王芸,邵珊珊,张会岩,肖睿. 化工学报. 2015(08)
[6]皂脚酸化油的热裂解过程与产物分析[J]. 赵佳平,蒋剑春,徐俊明. 化工进展. 2014(05)
[7]轻烃芳构化催化剂的研究进展[J]. 段然,巩雁军,孔德嘉,刘亚圣,刘晓玲,段爱军,窦涛. 石油学报(石油加工). 2013(04)
[8]生物质和废弃油脂流化床共催化热解实验研究[J]. 张会岩,肖睿,George W Huber. 工程热物理学报. 2013(04)
[9]高酸价油脂快速热裂解制备生物燃油研究[J]. 徐俊明,肖国民,周永红,蒋剑春. 太阳能学报. 2013(02)
[10]大豆油催化裂解精炼制备可再生燃料油[J]. 陈洁,蒋剑春,徐俊明. 太阳能学报. 2012(10)
博士论文
[1]生物质双级催化重整制备高品位液体燃料机制研究[D]. 王佳.东南大学 2018
[2]基于补氢/脱氧的玉米秸秆催化热解制油和油品提质研究[D]. 张波.东南大学 2016
硕士论文
[1]废弃油脂热裂解制备高品质燃料油的研究[D]. 赵佳平.中国林业科学研究院 2015
[2]废食用油脂催化裂解制备燃料油的研究[D]. 孙云.南昌大学 2007
本文编号：3369017
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