玉米秸秆常压催化液化的研究及液化产物的分析

发布时间：2020-08-06 20:56

【摘要】：随着石油矿产资源的日益枯竭,地球温室效应的日趋严重以及环境污染等问题的出现,研发环境友好型的生物质能利用技术,将可持续、可再生、来源丰富的生物质资源转化为清洁、廉价、高品位的生物质能源,具有重要的现实意义和深远的历史意义。所以本文选用典型的农作物玉米秸秆为原料,对其进行催化液化实验研究,对液化产物的化学组分进行定性定量等方面的分析,为制备高品质的生物燃油和化学品提供理论依据和技术支撑。通过多种催化剂和液化剂的对比,选定浓磷酸为催化剂,聚乙二醇(400)复配碳酸乙烯酯为液化剂进行液化实验。探讨了反应温度、反应时间、催化剂用量对液化得率的影响,得到的最佳工艺条件为:反应温度170℃、反应时间60min、催化剂用量10%。采用FTIR表征结果显示:液化残渣中纤维素、半纤维素和木质素的特征官能团消失,液化产物中出现了很多活泼的化学键,整个反应体系的活性提高。GC-MS检测结果显示:以三乙酸甘油酯复配碳酸乙烯酯为液化剂的液化产物约有64种,其中醚和醇类含量最高,相对百分含量为44.81%;甘油复配碳酸乙烯酯的约有55种,酸和酮类含量最高,相对百分含量为33.51%;聚乙二醇复配碳酸乙烯酯的约有40种,芳香类含量最高,相对百分含量为30.95%。热重分析结果表明:液化残渣聚合较严重,600℃时有60%的残炭无法被烧尽。使用Design-Expert中的Box-Behnken模型对秸秆液化工艺进行设计,固定物料量为10g,中心实验条件为:反应温度170℃、反应时间60min、催化剂用量10%。分别讨论了三个自变量对液化得率、产物粘度、酸值、重油组分和灰分的影响,结果表明:秸秆的最优液化工艺条件为温度159℃、时间74min、催化剂用量6%,在此实验条件下,秸秆液化得率可以达到94.12%,酸值为26.84mgKOH/g,粘度为48.30mP-s,重油组分为52.06%,灰分为3.83%。本论文还考察了液化产物生物油的各种理化特性,结果表明:本方法制得的生物油安定性好,固体颗粒均匀的分散在液体中,但固体颗粒和灰分含量较高,分别达到11.33%和3.83%;生物油在250℃～350℃之间降解速率最快;常温下的表面张力为35.29mN·m-1。
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK6

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本文编号：2782953