基于脱灰预处理的低脂微藻催化热解特性及机理研究

发布时间：2021-08-28 06:43

　　低脂微藻具有固碳效率高、生长速度快、单位面积产量高、环境适应能力强、不与农争地等优点,其大规模养殖可以和电厂烟气二氧化碳减排、市政污水处理等工程技术相耦合,具有广阔的发展应用前景。生物质催化热解主要以生物质为原材料,利用催化剂（如沸石分子筛）控制转化路径,从而得到高价值的芳香烃为主的目标产物。藻类生物质含有大量的灰分,反应过程中灰分会附着在催化剂表面或堵塞其内部孔道,随着运转时间的增长会造成催化剂永久性“中毒”和使用寿命缩短,大幅度增大生产成本,不利于大规模工业化应用。针对上述问题,本文以小球藻为研究对象,深入分析脱灰预处理对其物理化学结构的影响,以及热解行为和逸出气体组分的变化规律,通过对裂解产物进行对比,推测脱灰预处理对热解反应路径的影响;此外,提出将小球藻和催化剂分置于不同的反应器进行非原位催化热解,并对关键反应参数进行优化;最后对小球藻与富氢物料进行混合催化热解,以实现生物油品质的提升。本文的研究结果对低脂微藻催化热解工艺流程设计和工业化应用具有重要的意义。首先,分别使用不同质量浓度的稀盐酸和稀硫酸对小球藻进行脱灰预处理,并采用热重-傅里叶红外光谱联用技术（TG-FTIR）研究... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：151 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

不同油脂含量的微藻转化路径[23]

第一章 绪论千克生物油需要消耗 600~1000 L 的氢气[34]）。此外，由于生物油组分复杂以及化学性质不稳定，在催化加氢过程中极易聚合结焦而造成催化剂失活并堵塞设备，使反应难以继续[35]。催化裂解是指生物油蒸汽在常压下，通过 HZSM-5、HY 等固体酸性催化剂的作用，高分子物质裂解成小分子，氧元素以 H2O、CO2和 CO 的形式去除，然后通过低聚、环化、芳构化和缩合等反应转化为芳香烃为主的化合物，从而得到高质量的液体燃料[34,36]。由于催化裂解反应中不需要还原性气体，可在常压下进行，设备较催化加氢简单，所以大多数研究学者选择此方法进行生物油的改性研究。

第一章 绪论化过程最大的优点是由于催化剂和热解物料分别置于两个不同的反应器，催化剂不受生物质灰分的影响；缺点则是由于热解气体停留时间增加，可能会促进裂解反应从而降低可凝结产物产率。G. Yildiz 等人[60]指出非原位催化热解技术难度更大，且比原位催化系统增加了一个反应器，设备投资成本增加。然而从长期运行的角度来说，非原位系统避免了催化剂因生物质灰分沉积而中毒，催化剂使用寿命增加，运营成本下降。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]生物质热解制生物油及其提质研究现状[J]. 牛淼淼,杨佳耀,李尚,孙可,曹坚,李欣阳.  生物质化学工程. 2018(05)
[3]生物质能利用技术与政策研究综述[J]. 袁惊柱,朱彤.  中国能源. 2018(06)
[4]微藻制备生物柴油技术综述[J]. 张萌,贾文川.  当代化工. 2018(04)
[5]催化裂解技术及其催化剂的研究进展[J]. 李贤丰,郭琳琳,申宝剑.  化工进展. 2017(S1)
[6]微藻用于城市污水深度处理的研究进展[J]. 李晨旭,彭伟,方振东,刘杰.  化学与生物工程. 2017(11)
[7]微藻生物富集重金属的研究进展[J]. 王碧荷,王蕾,贾元铭,李非里.  环境工程. 2017(08)
[8]微藻生物能源及废水处理[J]. 夏嵩,晏恒,付嘉琦,付尹宣.  能源研究与管理. 2016(03)
[9]微藻中的高附加值天然产物与挖掘策略[J]. 胡光荣,范勇,李福利.  氨基酸和生物资源. 2015(04)
[10]微藻生物固碳技术进展和发展趋势[J]. 周文广,阮榕生.  中国科学:化学. 2014(01)

博士论文
[1]生物质催化热解中催化剂积炭与再生特性研究[D]. 邵珊珊.东南大学 2016
[2]生物质热解油催化加氢脱氧提质研究[D]. 徐兴敏.郑州大学 2014
[3]美国能源政策研究[D]. 乐欢.武汉大学 2014

硕士论文
[1]固定化微藻去除污水中氮磷的研究[D]. 唐皓.南京农业大学 2016
[2]生物质催化热解制备芳烃类产物的研究[D]. 陈怡欣.中国科学技术大学 2015



本文编号：3368017