生物质制备沥青工艺研究与优化

发布时间：2020-11-16 11:09

　　 随着石油资源可开采量的减少以及世界范围内人们对于低碳环保的呼吁,生物资源导向型经济的建设已经引起了西方发达国家的高度重视。生物沥青是利用生物质资源制备的新型道路沥青材料,具有来源广泛、成本低廉、环境友好以及可再生的优点。本论文选取化学结构组成上具有代表性的松木、柳木以及杨木为原料,研究了热解液化工艺条件对生物油热解转化率和沥青组分选择性的影响,定义了转化率和选择性之积作为生物质沥青指数,确定了三种原料制备生物沥青的最优热解温度分别为500℃、500℃和450℃。在优化的热解工艺条件下制备生物油,分离制备生物沥青。从常规性能、流变性能以及亲水性能三方面分别考察三种生物沥青100%替代石油沥青与部分替代石油沥青的可行性并利用元素分析、傅里叶红外光谱、核磁共振~1H谱以及VPO分子量对生物沥青化学组成进行全面系统的表征。研究结果表明生物沥青中存在的醚类、醛类以及酚类等含氧物质使得生物沥青无论是100%替代还是部分替代石油沥青均存在亲水及易老化的问题,酚类等低温易结晶物质的存在还导致生物沥青低温性能较差,但生物沥青中存在的大分子苯环聚集体使其具备较优的高温抗剪切变形能力。氮气气氛热缩合反应能有效地对生物沥青进行化学提质,生物沥青氧含量得到有效的降低。在最优的130℃,80min的反应条件下,生物沥青氧含量能降低10个百分点左右。热缩合产物作为改性剂能明显提升石油沥青的高温抗剪切变形能力,并且热缩合产物掺入比例≤5wt%时,其对石油沥青低温韧性、亲水性能以及抗老化性能影响很小。设计混合料试验验证热缩合产物改性沥青的实际可行性,结果表明在≤10%的掺入比例下,热缩合产物改性沥青各项性能均满足下面层沥青混合料的指标要求。
【学位单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TK6
【部分图文】：

中国石油大学（华东）工程硕士学位论文条件下反应 1h 制备生物油。Rocha J D 等[10]在连续进料式反应罐中对桉树木速热解得到进一步制备生物沥青的生物油。美国爱荷华州立大学 Raouf M A主设计的快速热解流化床装置对橡木、柳木以及玉米秸秆进行快速热解制备生物质液化作为生物沥青制备的源头工艺对生物沥青性能有着至关重要的影外当前虽然已经尝试了多种原料多种工艺条件下生物质液化继而制备生物沥，但生物沥青制备原料的优选与液化工艺的优化尚未有系统化研究，这将是进一步研究与应用亟待解决的重要问题之一。 生物油重组分分离生物油中的木质素热解产物因其较大分子量和以芳环为主的分子结构而被认备生物沥青材料的潜能[12]。因此，在生物沥青研制过程中，木质素热解产物化学组成表征具有重要意义。

实验工艺流程图

图 2-1 实验室中型生物质热解装置工艺流程图Fig2-1 Diagram of biomass pyrolysis device-氮气罐 2-螺旋进料器 3-进料仓 4-热解反应器 5-一级旋风分离器 6-灰斗 7-二级旋风分离器-灰斗 9-一级冷凝器 10-二级冷凝器 11-三级冷凝器 12-气体流量计
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本文编号：2886113