生物油分级调变与催化加氢提质研究

发布时间：2024-03-11 03:32

　　近年来,寻找可再生、清洁的化石能源替代品已成为研究的热点,生物质快速热裂解油,又称生物油,被认为是一种很有前景的替代燃料。然而生物油存在腐蚀性强、粘度大、水含量高、热值低等缺点,导致其不能直接用于传统的发动机中来代替石油燃料,需要通过化学方法对生物油进行精制得到高品位的液体燃料。本文提出先将生物油进行分类分离,使得性质相似的物质得到富集,再分别对每一类物质进行高值化利用,使用Pd/C催化剂对生物油轻质馏分段进行两段加氢精制,并对加氢反应动力学进行研究,采用Co Mo S/Al2O3和HZSM-5催化剂对生物油中质馏分段和重质馏分进行一步法加氢裂解精制,最后制备了用于生物油加氢反应的Pd-In/C双金属催化剂。采用水洗、萃取、减压蒸馏、干燥等手段,将生物油分类分离成四类物质:水溶性组分、粗糖类、酚类化合物、残渣;通过对左旋葡萄糖和粗糖类提取工艺的探索,得出在油水比为1:1、油水接触时间为20min、水洗温度为50℃的分离条件下,生物油中左旋葡萄糖的含量为4.1wt.%,水溶性组分、粗糖类、酚类化合物、残渣的得率分别为31wt.%、30wt.%、30wt.%、9wt.%;结果表明通过分类分...

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 生物油的性质
        1.2.1 氧含量
        1.2.2 水含量
        1.2.3 热值
        1.2.4 粘度
        1.2.5 酸性和腐蚀性
        1.2.6 灰分
    1.3 生物油组分的分类分离
    1.4 生物油的精制
        1.4.1 催化加氢精制生物油
            1.4.1.1 催化加氢催化剂
            1.4.1.2 催化加氢反应器
            1.4.1.3 产品油的性质
            1.4.1.4 加氢提质过程的H2消耗
        1.4.2 加氢脱氧（HDO）精制生物油
            1.4.2.1 加氢脱氧的反应条件
            1.4.2.2 加氢脱氧反应中官能团的活性及其氢耗
            1.4.2.3 加氢脱氧的催化剂
        1.4.3 催化裂解精制生物油
    1.5 选题的目的、意义和主要研究内容
        1.5.1 选题的目的和意义
        1.5.2 主要研究内容
第二章 生物质快速热裂解油的分类分离
    2.1 引言
    2.2 实验
        2.2.1 实验原料与试剂
        2.2.2 实验仪器设备
        2.2.3 分离流程
        2.2.4 分析与表征方法
        2.2.5 左旋葡萄糖标准曲线的绘制
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 生物油的分析
        2.3.2 左旋葡萄糖的标准曲线
        2.3.3 水量、接触时间、温度对提取左旋葡萄糖的影响
            2.3.3.1 油水比对提取左旋葡萄糖的影响
            2.3.3.2 油水接触时间对提取左旋葡萄糖的影响
            2.3.3.3 温度对提取左旋葡萄糖的影响
        2.3.4 各部分的潜在应用价值
    2.4 本章小结
第三章 催化加氢生物油轻质馏分段制取含氧液体燃料
    3.1 引言
    3.2 实验
        3.2.1 实验原料与试剂
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 生物油轻质馏分段油相加氢精制过程
        3.2.4 模型化合物的催化加氢反应
        3.2.5 分析与表征方法
        3.2.6 两段加氢精制后产品油与 93
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 生物油油相的第一段加氢精制
        3.3.2 生物油油相的第二段加氢精制
        3.3.3 加氢精制产品油的紫外（UV）光谱分析
        3.3.4 生物油油相两段加氢反应机理探索
        3.3.5 两段加氢精制产品油与 93
    3.4 本章小结
第四章 生物油轻质馏分段加氢精制的动力学研究
    4.1 引言
    4.2 实验
        4.2.1 实验原料与试剂
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 外扩散对反应速率的影响
        4.2.4 KN标准测试（内扩散对反应速率的影响）
        4.2.5 动力学方程的建立以及活化能的计算
        4.2.6 分析与表征方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 外扩散对反应速率的影响
        4.3.2 内扩散对反应速率的影响（KN标准测试）
        4.3.3 生物油轻质馏分段油相第二段加氢精制动力学方程的研究
        4.3.4 加氢精制反应活化能的计算
    4.4 本章小结
第五章 一步法催化加氢裂解生物油中质和重质馏分段制取烃类液体燃料
    5.1 引言
    5.2 实验
        5.2.1 实验原料与试剂
        5.2.2 实验仪器
        5.2.3 加氢裂解催化剂的预处理
        5.2.4 一步法加氢裂解精制生物油
        5.2.5 催化剂的重复使用
        5.2.6 加氢裂解后产品油的白土精制过程
        5.2.7 分析与表征方法
        5.2.8 碳平衡计算
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 催化剂Mo O3/Co O-Al2O3的预硫化
        5.3.2 一步法催化加氢裂解生物油中质和重质馏分段
            5.3.2.1 液相产品油的分析
            5.3.2.2 气相组成分析
            5.3.2.3 固相分析
        5.3.3 一步法催化加氢裂解反应过程中H2消耗以及能源效率的计算
        5.3.4 催化剂的重复使用实验
        5.3.5 产品油的活性白土精制
        5.3.6 一步法催化加氢裂解精制生物油的反应机理
    5.4 本章小结
第六章 双金属催化剂的制备及其加氢精制研究
    6.1 引言
    6.2 实验
        6.2.1 实验原料与试剂
        6.2.2 实验仪器
        6.2.3 Pd-In/C催化剂的制备
            6.2.3.1 活性炭的预处理
            6.2.3.2 活性组分的负载
            6.2.3.3 催化剂的还原
        6.2.4 生物油模型化合物邻苯二酚的加氢反应
        6.2.5 分析与表征方法
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 催化剂比表面积和孔结构（BET）的测定
        6.3.2 催化剂的XRD测试
        6.3.3 原子吸收光谱（AAS）测试
        6.3.4 程序升温还原（TPR）测试
        6.3.5 电子探针微区分析（EPMA）
        6.3.6 生物油模型化合物邻苯二酚的催化加氢实验
    6.4 本章小结
全文总结与展望
    1 全文总结
    2 本文创新之处
    3 展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：3925760