物料蛋白和油脂含量对水热液化成油及其粗油提质的影响研究

发布时间：2017-12-20 23:05

  本文关键词：物料蛋白和油脂含量对水热液化成油及其粗油提质的影响研究　出处：《中国农业大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 原料组分 水热液化 催化提质 油品质量 产油率

【摘要】：水热液化转换效率取决于制备工艺中的各种参数,包括反应温度、停留时间,原料组成及催化剂。所制备的生物油的组成成分主要受原料的组分影响,包括蛋白质、碳水化合物和脂类等有机组分。根据原料组分的不同水热液化所产生物原油的组分存在明显的差异,生物原油中含有较高的氧、氮元素,这使其品质比石化原油低劣,需要进行油品提质。水热液化生物原油品质受原料组分的影响,催化水热液化提质反应中元素迁移分布主要由反应温度决定。本文比较两种脂肪和蛋白质含量差异显著的原料,通过水热液化反应考察其产油特性,脂肪和蛋白质含量如何影响水热液化生物原油产量和原油品质,并使用催化提质工艺对重油产物催化提质,目的在于提高原料利用率的同时,增加高品质生物原油的转化效率。通过实验考察反应温度、反应时间、原料含固量、催化剂用量对水热液化各相产物产量的影响。实验结果表明影响产油率的因素依次均为:反应温度反应时间固液比,低脂高蛋白原料在反应温度为260℃、反应时间60 min、固液比25%,转化率为55.0%;高脂低蛋白原料在反应温度220℃、反应时间90 min、固液比20%,最佳转化率为82.9%。最佳反应条件下制备的生物原油特性即物质组成并不是最优品质。研究表明在相同水热液化条件下低脂高蛋白原料制备的生物原油中碳氢化合物的含量高于高脂-低蛋白原料所产重油,但产油量较低。随着反应温度的升高重油转化率均有所下降但油品质提升,水热液化产油率与油品成不一致性。在重油提质环节使用实验室制备的FeZSM-5型催化剂,通过实验考察催化水热液化反应温度、反应时间及原料含固量关键因素对水热液化各相产物分布的影响。在反应温度410℃,过程压强28 MPa,反应时间60 min,含固量25%超临界条件下,重油产率为19%。实验结果表明随着水热液化反应温度的升高,水相产物中有机碳含量及氮元素含量相对增加。结果表明催化剂可有效提升生物质水热液化反应效率,提高油相中的碳回收和水相中氮回收效率。为了避免原料有机碳的损耗,有效利用生物质原料,在260℃、初始压强2 MPa条件制备生物原油,使其获得最大的粗油产率55%,再通过二次提质工艺使生物原油的油品提高是有效的技术手段。实验结果表明水热液化与催化热解反应相结合的方法,将低脂高蛋白生物质的水热液化过程重油产物,用于FeZSM-5催化热解提质工艺中,对提高低脂高蛋白原料重油转化率和油品非常有效。催化提质温度在320℃,反应时间为3h,重油提质后最大产率81.3%,最高HHV为40.80 MJ/Kg,反应体系中能量回收率可在80%以上。高脂-低蛋白废弃物原料进行水热液化与重油催化提质实验,拟通过不同原料组分水热液化与重油催化提质实验,进一步对两种原料的产油及提质特性进行对比,试为水热液化工业化生产开辟一条新的原料选择途径。催化提质重油均有很高的热值,其中在320℃反应时间3 h,所得到重油的高位热值为43.52MJ/kg,与石化石油的高位热值(41MJ/kg)相接近。低蛋白高脂组分的特性影响使得原料中含的氮元素质量较少。提质后的重油产物中所含有的氮元素含量在反应温度320℃,反应温度180 min,重油产物中氮元素含量为0.39%,该催化提质反应条件下得到的重油产率为78.63%。生物原油提质工艺作为水热液化工业化生产的重要环节,在提高生物原油重油产量的同时可提高生物原油的能量密度。通过实验证实水热液化和催化热解提质结合可以有效提高原料利用率,提高生物原油品质。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE667

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 胡见波;杜泽学;闵恩泽;;生物质水热液化机理研究进展[J];石油炼制与化工;2012年04期

2 胡见波;杜泽学;闵恩泽;;生物质高压液化制生物油研究进展[J];中外能源;2011年11期

3 张鹏;田原宇;乔英云;刘霞;史俊高;;利用微藻热化学液化制备生物油的研究进展[J];中外能源;2010年12期

4 万益琴;王应宽;林向阳;刘玉环;陈灵;李叶丛;阮榕生;;微波裂解海藻快速制取生物燃油的试验[J];农业工程学报;2010年01期

5 王立华;袁兴中;曾光明;佟婧怡;李辉;曹洪涛;;生物质水热法催化液化的实验研究[J];太阳能学报;2009年08期

6 缪晓玲;吴庆余;;微藻油脂制备生物柴油的研究[J];太阳能学报;2007年02期

7 张洪勋,李林;纤维素类生物质热解技术研究进展[J];北京联合大学学报(自然科学版);2004年01期

8 彭卫民,李祥书,吴庆余,葛月云;采用热解技术将湖泊浮游藻类用于燃料生产[J];环境污染治理技术与设备;2000年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 秦岭;超临界流体技术在微藻液化和丙烯环氧化反应中的应用研究[D];重庆大学;2009年

2 黄雪雯;固体酸水相催化液化纤维素的研究[D];南昌大学;2008年

3 白爱玲;新型固体酸催化剂催化液化生物质的研究[D];南昌大学;2008年

4 王立华;水热法催化液化农业废生物质的研究[D];湖南大学;2008年

5 邹树平;微藻热化学液化的实验研究[D];石河子大学;2007年

，

本文编号：1313733