生物质制备生物重油及生物沥青研究

发布时间：2020-10-17 02:51

　　 随着石油资源的日益枯竭,可供道路建设利用的沥青材料终将面临供应危机。与石油沥青相类似,生物油也是一种由生物质资源转变而来的有机高分子物质,具有部分或完全替代石油沥青的发展潜力。本文以木质纤维素类生物质为原材料制备生物质重油,将重油按比例掺入到50#基质沥青制备生物沥青,并对比生物沥青与50#、70#基质沥青性能。本文选用废弃木屑作为木质纤维素类生物质液化研究的代表物,氮气为液化保护气,选用乙醇与乙二醇的混合物作为液化溶剂,采用溶剂热液化方法液化木屑,液化产物经滤布过滤、减压蒸馏得生物质重油。本文重点研究研究混合溶剂配比、液固比、催化剂用量、反应温度、停留时间五个工艺参数对生物油产率的影响,当五个工艺参数分别为1:1、6、3%、250℃、30min时有较高的重油产率。本文采用热值分析重油、木屑及化石燃料的热值差异;NMR、GC-MS测试重油的组成结构与成分;FT-IR对比各液化产物及重油与70#基质沥青的官能团差异;ICP对比重油、固体残渣及70#基质沥青的元素差异;TG、GPC分别对比重油与70#基质沥青的热稳定性与分子量及其分布;利用SEM表征固体残渣的微观形貌。结果发现,重油与70#基质沥青的元素组成、分子量存在差异,但存在相同官能团,且重油有较好的热稳定性,具有用作道路胶结料的潜力。将重油按一定比例外掺50#基质沥青得到生物沥青,并对比生物沥青与50#、70#基质沥青的性能。通过三大指标对比各沥青试样的基本物理性能;利用布氏粘度计测试不同温度条件下各沥青试样的黏度,对比各沥青试样的拌合与压实温度;水煮法测试生物沥青与集料的黏附特性;DSC测试生物沥青与基质沥青的Tg,对比各沥青试样的低温性能;采用DSR进行温度扫描测试、频率扫描测试及MSCR测试,对比各沥青试样的高温抗永久变形能力、抗剪切性能及蠕变性能。结果表明,10%重油掺量的生物沥青与70#基质沥青有相近的三大指标与黏度,低温性能、高温抗永久变形能力、抗剪切性能及蠕变性能较70#基质沥青更为优异。本文以木屑生物质为原材料,制备生物质重油与生物沥青,既实现废弃生物质资源的合理利用,又可节约不可再生化石资源,符合道路建设长期发展的绿色理念。通过对重油与生物沥青的多项性能研究,为生物沥青替代石油沥青的研究提供参考。
【学位单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TK6
【部分图文】：

景通运输行业的飞速发展，我国道路建设行业突飞猛进。“列为交通行业的重点建设对象。截至 2016 年末，我国里，其中四级及以上公路里程达 90%[1]；高速公路因其行而在公路里程中的占比逐年增长，里程达 13.10×104公里过 90%，2011~2016 我国公路里程及高速公路里程如图 1设过程中，沥青胶结料的费用占比约为 5%~10%[3]，受造速公路的占比保持增长态势，但保有量仍低于公路里程的家统计局统计，在我国能源消费中，虽有大力发展可再源的依赖度并没有实质转变；2015 年全国石油消费约 5.5超过 70%[4]。目前我国道路建设用沥青胶结料大多来自石石油多依赖于进口，使沥青价格持续保持在较高水平，限。所以急需寻求一种环保可再生的新材料替代沥青材料，持续发展，同时又可缓解对石油资源的过度依赖，实现我展目标。

松弛无序的无定形区，分子链取向变，且一条纤维素分子链内可同时存在多的结晶区限制了纤维素内部结构的解单一的结构组成不同，半纤维素是木的复合聚糖的总称，其结构通常为几素分子量较纤维素也小很多，其聚合度聚糖在半纤维素主链中的含量最高，的化学结构如图 1-3 所示。木质素含量定形芳香性高聚物，图 1-4 为木质素的能团而造成木质素结构的复杂无序。物细胞壁中坚韧的组成部分，具有十维素结晶区一样，阻碍生物质的解聚形物质具有复杂的组成结构，较难控制生物油制备方法和工艺，通过分析三，以实现生物油的高效生产。

图 1-4 木质素三种基本结构单元质重油的制备方法质纤维素类生物质制备生物油的方法，目前研究最为广泛技术和溶剂热液化技术。热裂解液化技术指在无氧或仅通以热能切断生物质内部化学键形成低分子化合物的物化转生物炭、冷凝得到生物油及不可凝小分子气体（如低分子合物、氢气等）。热裂解技术的特点是具有较高的反应温停留时间，表 1-1 为生物质的不同热裂解类型[9,16]，研究通生物油，因为相对短的停留时间可降低不可凝小分子气体率。热裂解液化技术始于上世纪七十年代，到八十年代初期，洲第一个利用农林废弃物制备生物油的示范工厂。之后，美国等欧美国家相继开展了相关研究工作，截至二十世纪大规模工业示范生产装置。加拿大的 Ensyn 公司和 Dyna
【参考文献】

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本文编号：2844158