生物油相分离与提质

论文摘要

由于经济的快速发展和人口的迅猛增长，对能源的需求量也急剧上升，大量的化石能源比如煤、石油、天然气等被大规模的开采与利用，由此引起了环境污染、气候变化等一系列的问题。生物质是最具有潜质成为化石燃料的替代品之一，生物油是生物质快速裂解得到的产物。其成分中已知的化合物多达400种，表现出热不稳定、热值低、酸度高、腐蚀性强等性质，这就限制了其作为燃料和能源的使用。生物油若要成为机车燃油或化学品的来源，必须进行提质和分离。论文的绪论部分首先阐述了生物质的利用与研究意义，接着对生物油的基本特性、生物油分离的基本方进行了分析，最后对生物油品质改善的基本方法进行了较系统的综述。其中相分离是实现生物油初步分离最有效的方法之一，可以使生物油中极性类似的组分发生富集。通过向生物油中加入少量的无机盐溶液，生物油可以较快的形成两相，据此本文研究工作的主要包括以下四个部分：（1）向生物油中加入盐溶液，可以使生物油发生相分离。但盐溶液的浓度和种类会影响生物油的分层效果，同一种盐溶液浓度越大，分层效果越好。相同浓度的不同盐溶液，分层效果也不一样，主要与离子强度（离子数和电荷数）有关，此外，还与其他因素有关。（2）生物油中的灰分主要来自原料中的各种盐份，灰分的存在可以改变生物油的性质，如果的灰分含量过高，可以加速生物油的老化，改变生物油的组成。通过对生物油以及分层后上、下层的灰分分析表明，加入的盐份主要分布于生物油的上层。但不同的盐成份在上、下层中的分布比例不同。（3）应用萃取的方法对上、下层的处理可以得到五种组分，对组分的元素分析、GC-MS分析、红外分析表明不同极性的化合物得到了很好的富集。比如左旋葡萄糖（55）分布在组分A中比例高达28.55%，愈创木酚类、丁香酚类则主要分布在组分B或者C中。（4）用辛醇萃取生物油上层中有机酸，在催化剂存在的条件下有机酸和辛醇可以发生酯化反应转化成相应的酯。GC-MS结果表明乙酸、丙酸都转换成相应的酯类，由于辛醇和酯类在沸点上存在一定的差别，可以通过蒸馏的方法将多余的辛醇分离出来，循环使用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 生物质的转化与生物油的定义
• 1.3 生物油的主要理化特性
• 1.3.1 含氧量
• 1.3.2 含水量
• 1.3.3 酸性和腐蚀性
• 1.3.4 粘度特性
• 1.3.5 相分离
• 1.3.6 稳定性与老化特征
• 1.3.7 灰分含量
• 1.3.8 燃料特性与热值
• 1.3.9 润滑性
• 1.3.10 闪点、倾点和凝点
• 1.4 生物油的化学组成
• 1.5 生物油分离方法的对比
• 1.5.1 萃取分离
• 1.5.1.1 水萃取
• 1.5.1.2 有机溶剂萃取
• 1.5.1.3 超临界流体萃取
• 1.5.2 蒸馏与分子蒸馏
• 1.5.3 离心分离
• 1.5.4 膜分离
• 1.6 生物油的品质提升的主要方法
• 1.6.1 乳化
• 1.6.2 催化加氢
• 1.6.3 催化裂解
• 1.6.4 水蒸气重整制氢
• 1.6.5 催化酯化
• 1.6.6 其他的精制方法
• 1.7 课题的提出与实验设计
• 参考文献
• 第二章 生物油的相分离
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验药品
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验操作
• 2.2.3.1 生物油的相分离
• 2.2.3.2 生物油物理化学性质测定
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 生物油基本性质
• 2.3.2 盐溶液浓度对生物油相分离的影响
• 2.3.3 相分离生物油的灰分分析
• 2.4 实验小结
• 参考文献
• 第三章 相分离后生物油的萃取分离与表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验药品
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 实验操作
• 3.2.3.1 上下层溶剂萃取实验
• 3.2.3.2 组分的表征
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 萃取组分元素分析
• 3.3.2 GC-MS分析
• 3.3.3 IR分析
• 3.4 实验小结
• 参考文献
• 第四章 生物油的酯化改进
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.3 实验结果与讨论
• 参考文献
• 第五章 全文总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.1.1 盐溶液与相分离
• 5.1.2 相分离生物油的萃取分离与表征
• 5.1.3 生物油的酯化改进
• 5.1.4 工作不足之处及进一步工作展望
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文