生物油提质精制及综合利用研究

发布时间：2021-05-09 18:59

　　通过快速热解生物质获得的生物油具有清洁可再生的优势,有替代化石能源的巨大潜力。但生物油成分复杂,燃料品质差,只能作为初级燃料使用,需对其进一步精制提质。本研究以生物油高品位利用为目标,在掌握生物油的基本性质和热稳定性的基础上,根据生物油的特性进行了相关的分级精制研究。并且,鉴于当前生物油蒸馏精制工艺中的局限性,提出了蒸馏残渣综合利用的思路。首先,研究了生物油的基本性质和热稳定性。在加速老化过程中,生物油内活性化合物易发生聚合反应,生成大分子化合物或固体颗粒,从而导致生物油中低沸点挥发性组分的减少,以及其黏度和水不溶性组分含量的增加。结果表明:生物油内活性化合物和固体颗粒之间的协同作用是导致其不稳定的因素之一。采用二氯甲烷为溶剂、水为反溶剂,对生物油进行了溶剂-反溶剂萃取分离,使生物油中稳定性差、热值低且极性强的成分（如水、糖类等化合物）分离出去,得到富含木质素衍生物的成分,从而制得改性生物油。通过绘制（生物油/改性生物油+柴油+正丁醇）三元相图,制得三种混合燃料（1#混合燃料、2#混合燃料和3#混合燃料）,并对其燃烧性能、燃烧动力学和热力学进行了系统的分析。发现3#混合燃料（55%改性... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：137 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 文献综述
    1.1 生物质能源利用背景
        1.1.1 引言
        1.1.2 生物质资源结构
        1.1.3 生物质利用方式
        1.1.4 生物质快速热裂解
    1.2 生物油的性质
        1.2.1 生物油的物理性质
        1.2.2 生物油的化学组成
        1.2.3 生物油的不稳定性
    1.3 生物油的精制及应用
        1.3.1 生物油物理精制方法的研究进展
        1.3.2 生物油化学精制方法的研究进展
        1.3.3 生物油的分级精制研究进展
    1.4 本论文研究内容和意义
第二章 生物油的稳定性研究
    2.1 引言
    2.2 稳定性研究实验
        2.2.1 实验试剂和生物油
        2.2.2 加速老化实验
        2.2.3 溶剂萃取实验
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 生物油的基本性质
        2.3.2 生物油常压蒸馏结果
        2.3.3 低沸点挥发性组分对生物油稳定性的影响
        2.3.4 生物油的老化机理分析
    2.4 本章小结
第三章 生物油的溶剂-反溶剂萃取分离研究
    3.1 引言
    3.2 实验
        3.2.1 生物油溶剂-反溶剂萃取
        3.2.2 改性生物油表征分析
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 溶剂-反溶剂萃取制备改性生物油
        3.3.2 改性生物油的性质分析
    3.4 本章小结
第四章 改性生物油与柴油调和共混及燃烧性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 共混实验
        4.2.3 样品分析
    4.3 结果与分析
        4.3.1 生物油/改性生物油+柴油+正丁醇三元混合物的互溶性
        4.3.2 混合燃料的燃烧性能
        4.3.3 混合燃料的燃烧动力学参数和热力学参数计算
        4.3.4 混合燃料的化学结构
        4.3.5 混合燃料的基本性质
    4.4 本章小结
第五章 镍/羧基化碳纳米管催化剂对改性生物油的催化加氢精制
    5.1 引言
    5.2 实验
        5.2.1 实验试剂与仪器
        5.2.2 催化剂的制备与表征
        5.2.3 催化剂的活性评价
        5.2.4 产物分析及计算方法
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 催化剂的表征结果分析
        5.3.2 镍/羧基化碳纳米管催化剂对香草醛催化加氢性能分析
        5.3.3 改性生物油在镍/羧基化碳纳米管催化剂上加氢精制
    5.4 本章小结
第六章 综合利用生物油蒸馏残渣制备磁性生物炭
    6.1 引言
    6.2 实验
        6.2.1 磁性生物炭的制备
        6.2.2 磁性生物炭的表征
        6.2.3 吸附实验
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 磁性生物炭表征
        6.3.2 磁性生物炭的吸附性能
    6.4 本章小结
第七章 生物油蒸馏残渣与褐煤共燃特性研究
    7.1 引言
    7.2 实验
        7.2.1 固体混合燃料的制备
        7.2.2 固体混合燃料表征分析
    7.3 结果与讨论
        7.3.1 蒸馏残渣和褐煤的性质
        7.3.2 蒸馏残渣和褐煤单独燃烧行为
        7.3.3 蒸馏残渣和褐煤混合共燃烧行为
        7.3.4 蒸馏残渣和褐煤共燃过程中的相互作用
        7.3.5 燃烧动力学计算
    7.4 本章小结
第八章 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 本论文创新点
    8.3 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[3]河北省加快新能源开发利用对策研究[J]. 李国会,兰宇,邹磊.  中国环境管理干部学院学报. 2016(02)
[4]木质纤维素生物质水热液化的研究进展[J]. 王伟,闫秀懿,张磊,周菁辉.  化工进展. 2016(02)
[5]煤炭燃烧的大气污染及相关解决途径分析[J]. 尹坤,姜蕤.  科技展望. 2016(03)
[6]能源革命:从化石能源到新能源[J]. 邹才能,赵群,张国生,熊波.  天然气工业. 2016(01)
[7]热解生物油在清洁能源中的应用前景[J]. 罗烨,梁钟璇.  资源节约与环保. 2014(07)
[8]生物油中络合萃取乙酸的研究[J]. 吕东灿,刘运权,王夺.  化学工业与工程. 2013(06)
[9]生物油模型化合物催化裂解机理[J]. 马文超,陈娇娇,王铁军,陈冠益,马隆龙,张琦.  农业工程学报. 2013(09)
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博士论文
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硕士论文
[1]生物油中酚类物质的分离提质研究[D]. 赵欣.中国科学技术大学 2016
[2]β-O-4型木质素模型化合物热解机理研究[D]. 张阳.华北电力大学 2015
[3]我国能源问题与环境发展战略研究[D]. 刘鑫蕾.南京信息工程大学 2014
[4]钌、铑、镍、钯络合物催化精制生物油研究[D]. 黄锋.中国科学技术大学 2011
[5]生物油Ru/C催化加氢脱氧提质研究[D]. 赵鸿杰.郑州大学 2011



本文编号：3177847