微藻生物柴油利用双功能催化剂脱氧断键制烃类燃料研究

发布时间：2020-08-26 20:21

【摘要】：开发绿色可再生的生物航油替代传统石化航油能有效减少航空运输业二氧化碳排放,国内外许多航空公司开始试飞地沟油和棕榈油等制备的生物航油。但是大宗含油原料短缺是限制生物航油产业发展的关键瓶颈,微藻具有生长速率快和油脂含量高等优点故成为未来生物航油的理想原料。本文利用微藻生物柴油通过镍基梯度介孔分子筛双功能催化剂进行脱氧断键制航油范围烃类燃料,采用磺化处理增强催化剂酸性提高了藻基烃类燃料转化率和成分品质。将金属镍作为脱氧中心负载于分子筛时双功能催化剂出现强酸基(含量达0.41mmol/g)有效增强了酸性强度。负载后镍基梯度介孔Y分子筛的介孔孔径集中于10～20nm,10wt%金属镍颗粒负载于分子筛后结晶度完好。与未负载镍的催化剂相比,能有效催化藻油脱氧断键获得烷烃含量高和芳香烃含量低的航油范围烃类燃料。定向调控藻油脱氧断键反应提高了航油范围烃类产物中异构烷烃比例并使碳链分布更加均匀。优化调控脱氧断键反应温度和藻油流速等关键参数,在最佳反应温度275℃和藻油流速为0.02ml/min时得到藻油转化制航油范围烃类选择性由29.80%提高到58.18%,产物中烷烃的异构化比例由15.38%提高到46.40%,并适当提高了芳香烃含量达到11.45%,环烷烃和烯烃含量分别达到5.95%和1.54%,明显提升了航油范围烃类产物的成分品质。首次采用磺化处理增强镍基梯度介孔分子筛催化剂酸性提高了藻基烃类燃料转化率。磺化后分子筛出现了-SO3H磺酸基,使中强酸含量由0.31mmol/g提高到1.21mmol/g。随着磺化剂含量增加得到的磺化双功能催化剂,使微藻生物柴油制航油范围烃类燃料的转化率先增加后下降。当梯度介孔分子筛担载磺化剂达到最佳含量0.38ml/g时,微藻生物柴油制烃类燃料的转化率由82.13%提高到99.71%,烷烃选择性由31.21%提高到52.34%,环烷烃选择性由13.46%降低到0.57%,从而提高了藻基烃类燃料转化率并改善了成分组成。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK6
【图文】：

面对日益增长的能源需求和消耗量以及不断恶化的生态环境，世界各国迫切需要研制逡逑可再生能源以满足社会对能源的巨大需求［６１。２０１０年以来各国的可再生能源增长和分布逡逑情况，如图１．１所示［４１。欧盟、美国和日本等都早已经意识到可再生能源应用的重要性，逡逑但欧盟的可再生能源自２０１５年增长受到挫折后几乎没有增长，丹麦风电产量因受气候条逡逑件的影响也出现了邋５％的下降。２０１６年，包含生物燃料的可再生能源再一次成为增速最快逡逑的能源，其增长占全球一次能源增长的近三分之一。而我国也超越美国成为全球最大的可逡逑再生能源消耗国，其可再生能源消费全年增长３３．４％，所占份额由２０１５年的２％提升至逡逑２０．５％。可再生能源主要包含核能、风能、水能、太阳能和生物质能以及地热能、潮沙能逡逑等。我国是农业生产大国，农作物秸秆，动物粪便以及生活垃圾废物等生物质资源可谓是逡逑取之不尽用之不竭，同时生物质能除用于发电、生产沼气外，还可用于生产燃料乙醇、生逡逑物燃油等液体燃料［８１。逡逑２５０逦逦逡逑：＿W 逡逑0逦２０１０－１５逦２０１６逡逑＿邋？他［？？和地Ｒ邋＾邋

图１．３含油生物质转化制生物燃料的工艺流程［１２］逡逑可再生航油燃料不只局限于实验研究中，各国航空公司早已将其应用于试飞行中，并逡逑取得了良好的成绩。２０世纪９０年代以来，各国主要以天然气作为原料制备合成航空燃料。逡逑１９９９年澳大利亚Ｑａｎｔａｓ航空公司便将合成燃料与常规航空煤油（混合比例为２９：７１）的混逡逑合燃料用于飞往约翰内斯堡的飞机上，且多年来飞机飞行一切正常【３９］；美国军方也对比例逡逑６逡逑

ｆ逦%煎义喜裼秃接湾义贤迹保�２乙醇转化制生物燃料的工艺流程［１２］逡逑残渣逦一邋１副产品逡逑￣：￣？相关处理邋＾逦？逡逑}成逦催化剂…，４邋催化剂＇此逦Ｈ２逦催化剂ｔ邋￥逦Ｈ２邋催化Rd逡逑★邋★逦Ｏｉｆｉｌ邋ｌｒ逦ｙ－逦ｒ邋ｙ逦Ｃ０２逦ｙ邋ｕ逡逑原料逦逦—ｆｆｌ油逦油Ｊｉｉ逦一］脂Ｍ逡逑逦？汕脂提取邋邋逦？逦ｔｏ氢气逦一－￣？内＇烷裂Ｍ邋＾逦？脱羰萆逦或逦加ａＳｉＨ逡逑逦逦逦逦逦逦逦］逡逑Ｃ１７Ｈ３６逦ＣｉｓＨ３８逡逑Ｈ２邋ｉ逦１Ｌ逡逑ｍｍｍｍ逡逑＾加墢毅化逡逑烷烃．异构烷逡逑逦其它产物逡逑＾催化￥构断饱逡逑］￣￣ｒｉ１逡逑烃类气体邋轻油邋Ｍ空燃汕邋柴油逡逑图１．３含油生物质转化制生物燃料的工艺流程［１２］逡逑可再生航油燃料不只局限于实验研究中，各国航空公司早已将其应用于试飞行中，并逡逑取得了良好的成绩。２０世纪９０年代以来，各国主要以天然气作为原料制备合成航空燃料。逡逑１９９９年澳大利亚Ｑａｎｔａｓ航空公司便将合成燃料与常规航空煤油（混合比例为２９：７１）的混逡逑合燃料用于飞往约翰内斯堡的飞机上，且多年来飞机飞行一切正常【３９］；美国军方也对比例逡逑６逡逑

【参考文献】

相关期刊论文 前7条

1 郭海强;;浅谈中国城市大气污染现状及其对策[J];能源与节能;2015年10期

2 王舢;徐耀亚;;我国能源环境的长期发展探索[J];科技展望;2015年07期

3 康世民;常杰;范娟;;一步合成磺化固体酸催化剂及其在酯化反应中的应用研究(英文)[J];Chinese Journal of Chemical Engineering;2014年04期

4 宋伟明;米兰;邓启刚;陈细涛;;介孔分子筛Al-MCM-41磺酸化后的结构和性能[J];化学反应工程与工艺;2011年05期

5 戴平;王峰云;;航空活动对全球气候影响研究综述[J];空中交通管理;2011年10期

6 刘登瀛;冼海珍;胡学功;李选友;;我国的能源环境现状与节能新理论新技术[J];干燥技术与设备;2011年01期

7 韩笑天;郑立;孙珊;邹景忠;;海洋微藻生产生物柴油的应用前景[J];海洋科学;2008年08期

相关博士学位论文 前2条

1 冯佳;核诱变和盐度驯化硅藻生长富集油脂的机理研究[D];浙江大学;2014年

2 刘学军;多相催化制备生物柴油的催化剂及反应过程研究[D];清华大学;2008年

本文编号：2805650