丙胺溶液水热液化海藻残渣及产物生物油分析

使用丙胺溶液对裙带菜孢子叶残渣进行水热液化,分析了水热液化后生物油、水溶性物质和固体残渣的成分。在丙胺浓度1.5 mol·L^-1、反应温度240℃、料液比1：10的条件下得到生物油的最大产率为39.81%（质量）。生物油通过GC-MS和FT-IR进行分析,结果表明成分包含醇类、烷类、酯类、酸类、酚类和酰胺类等,并存在C=C、C=O、O-H等化合键。水溶性物质通过HPLC和GC-MS进行分析,结果表明主要产物为酸类物质。固体残渣通过XRD进行分析,结果表明水热液化后纤维素的结晶度降低。最后对丙胺进行回收,在温度100℃条件下回收率达到92.56%。     

滇池藻水热液化成油特性研究

以滇池藻为原料研究水热液化条件对其液化反应的影响,并分析反应温度对水热液化产物分布及生物油特性的影响。结果表明：在反应温度300℃、反应时间60 min、原料含固率20%条件下生物油产率最高为14.82%,生物油能量回收率最高为54.11%,碳、氢元素回收率分别为49.65%、24.83%,其热值为35.79 MJ/kg。GC-MS分析结果显示：生物油含烃类22.4%,有机酸类34.3%,氮氧化合物21.1%,酯类5.47%。反应温度对生物油组分中含氮氧杂环化合物、酯类、有机酸类、烃类以及酚类化合物GC含量变化有很大影响。反应温度为380℃时转化率最高为83.87%,生物油H/C最高,N/C最低,比值分别为1.39和0.05,热值为36.76 MJ/kg。     

磁性固体酸SO_4~(2-)/ZrO_2/Cr_2O_3/Fe_3O_4催化纤维素液化反应的研究

采用化学共沉淀法合成了磁性固体酸催化剂SO_4~(2-)/Zr O_2/Cr_2O_3/Fe_3O_4,用于催化水体系中纤维素的液化反应,探讨了反应温度、时间以及催化剂用量对纤维素液化反应的影响。研究表明,在240℃下反应8 h,纤维素的转化率达到99%以上,油产率为16.6%,水溶性物质产率达到35.9%。GC-MS分析表明,油相产物的主要成分为醛、酮以及羧酸类物质。     

磁性固体酸SO_4~(2-)/ZrO_2/Cr_2O_3/Fe_3O_4催化纤维素液化反应的研究

采用化学共沉淀法合成了磁性固体酸催化剂SO_4^(2-)/Zr O_2/Cr_2O_3/Fe_3O_4,用于催化水体系中纤维素的液化反应,探讨了反应温度、时间以及催化剂用量对纤维素液化反应的影响。研究表明,在240℃下反应8 h,纤维素的转化率达到99%以上,油产率为16.6%,水溶性物质产率达到35.9%。GC-MS分析表明,油相产物的主要成分为醛、酮以及羧酸类物质。     

水热法处理浮萍生物质制取生物油

水热液化法是生物质一种行之有效的热化学转化方法。生物质水热液化以生物质为原料,利用水作为反应介质,通过热解液化制取生物原油。与快速热解液化技术相比水热液化不需对生物质进行烘干预处理,操作条件相对温和,对设备要求相对较低,易于实现工业化,且液化所生成的生物原油含氧量低、热值高。此外,用水热液化法直接处理浮萍不但能将其油份转化为生物油,而且其中的淀粉以及其它有机成分也可一并转化。本研究采用间歇式不锈钢反应釜,在水热环境下,系统考察了温度(270～380℃)、反应时间(10～120min),浮萍添加量(0.5～5.5g),催化剂(K2CO3)添加量(0～50%)等因素对浮萍液化产物分布的影响规律。研究发现,温度、反应时间、反应物浓度以及催化剂4个因素均对液化产物分布用影响,且K2CO3的存在不利于浮萍的水热液化。在温度为350℃,反应时间为30min,浮萍添加量为3.5g时,浮萍可基本完全转化,此时所得生物油产率最大(19.76%,质量分数)。在所考查的实验条件下,所得生物油的热值为32～35 MJ/kg。与原料相比,液化油中的C、H以及N的含量明显升高,O的含量明显下降,H/C比和S的含量略微有所下降。水热液化所得生物油中的主要成分为酮类及其衍生物、醇、含氮杂环、饱和脂肪酸以及饱和和不饱和的碳氢化合物。     

反应条件对玉米秸秆水热液化产物分布及特性的影响

利用间歇式生物质水热液化反应釜,通过正交试验设计考察不同反应条件对玉米秸秆水热液化（HTL）的影响,过程参数包括反应温度（250~350℃）,反应时间（0~60 min）和含固量（5%~15%）。从元素组成、官能团分布、主要化学成分以及结构形貌等对玉米秸秆水热液化产物的特性进行了分析。研究结果表明：玉米秸秆水热液化的较优条件为反应温度300℃、反应时间30 min、含固量5%,此时生物原油（BO）、固体残渣（SR）、其他产物（气相和水相产物）的产率以及液化率分别为22.85%、15.02%、62.13%和84.98%。过程参数对玉米秸秆水热液化的产物分布有显著影响。不同反应条件下玉米秸秆组分降解程度不同,生物原油的产率8.31%~22.85%,热值30.56~32.69 MJ/kg,水相产物的总有机碳（TOC）7 711.5~12 336.0 mg/L,固体产物的组成和表面形貌也不同。FT-IR结果显示：生物原油的官能团分布相似,仅某些峰强度有所差异,表明不同水热条件制备的生物原油中化合物种类相似但含量存在差异。GC-MS分析结果显示：生物原油组成包括酚类、酮类、有机酸类、醛类、醇类、含氮化合物和呋喃类等化合物。     

木质纤维素生物质水热液化的研究进展

对木质纤维素生物质的模型化合物(纤维素、半纤维素和木质素)的水热液化机理进行了剖析。纤维素和半纤维素降解路径主要是水解成单糖并进一步生成酸类、醛类、酮类等。木质素结构较复杂,液化产物中含有大量苯系化合物,具体木质纤维素生物质的水热液化反应更为复杂,不同的木质纤维素生物质原料水热液化产生的生物油含量不同;分析了原料种类、催化剂、反应温度、反应压力、对水热液化过程以及产品组成和收率的影响;对生物质水热液化制备生物油的研究进行了展望,认为发展木质纤维素生物质水热条件下降解的数学模型,开发新型反应器、研制催化剂,是今后生物质水热液化工程实验的发展方向。     

木质纤维水热液化研究进展

水热液化是木质纤维生物质的热转化方法之一,其因以水作为溶剂被认为是环境友好型技术。本文综述了木质纤维生物质水热液化的研究进展,对木质纤维生物质的水热液化产物分析策略进行概述。分析了纤维素、半纤维素和木质素等木质纤维生物质组分的水热液化机理以及水热液化产物组成和分布。讨论了反应温度、反应时间、催化剂和助溶剂等对木质纤维水热液化的影响,重点介绍了生物油、不凝性气体和固体残渣等液化产物的表征手段。最后对未来木质纤维水热液化发展方向提出了建议。     

藻类水热液化产物生物油分离纯化及组分分析

杜氏盐藻通过水热液化制备得到的生物油,先采用溶剂分割分别得到正己烷相、二氯甲烷相和乙醚相,再对二氯甲烷相进行柱层析分离纯化。正己烷相和乙醚相直接通过GC-MS和FT-IR进行分析,二氯甲烷相先经柱层析分离后结合GC-MS、二次质谱和FT-IR等确认不同馏分的产物组成。研究结果表明:二氯甲烷相经柱层析分离可得到16个馏分,分别是石油醚馏分(A₁),主要是烯烃类;石油醚:乙酸乙酯馏分(A₂),主要是酸类化合物;石油醚:丙酮馏分(A₃),主要是酰胺类;石油醚:甲醇馏分(A₄),主要是烷烃类;甲醇馏分(A₅),主要是十八碳烯酰胺。经柱层析分离纯化后,生物油的回收率高达91.38%;获取较全的生物油组分信息,为藻类液化机理的分析和生物油的改质提供了依据。     

细叶桉亚临界水热液化中固体残渣分析

以细叶桉为原料,对其进行不同温度(260、280、300和320℃)条件下,保温时间为30 min的亚临界水热液化,并探讨温度对固体残渣的影响。实验结果表明,当温度为260℃时,固体残渣得率高达37.5%。固体残渣是带有多孔结构的无定形炭,其孔隙随着液化温度的升高而增多。     

厨余垃圾水热液化制取生物燃料

以厨余垃圾为原料进行水热液化,考察了反应温度和料液比对产物分布的影响。温度320℃、料液比1:15时,生物油产率最高为16.7%,继续升高温度或降低料液比将促进气体产物生成。与重质原油、常减压渣油相比,生物油氧、氮元素含量较高,热值为32.33~34.82 MJ·kg^-1,其中汽油和煤柴油馏分超过50%。利用GC-MS、FT-IR和FT-ICR MS对生物油化学组成、官能团和杂原子组成进行了表征。生物油是一种复杂混合物体系,已检测出烃类、酸类、醛类、酮类、酯类、胺类、酚类、醇类和含氮杂环类等多种物质,对其酸性组分进一步分析显示,含氧组分主要是O₂、O₃类化合物,含氮组分主要是N₁O₂、N₁O₃和N₁O₄类化合物。     

复配液化剂对玉米秸秆液化的研究及产物的分析

以玉米秸秆粉末为原料,浓磷酸为反应催化剂,混合多元醇以及碳酸乙烯酯为液化剂,180℃条件下,在高压反应釜中对玉米秸秆进行催化液化实验。考察了聚乙二醇复配乙二醇、聚乙二醇复配碳酸乙烯酯以及聚乙二醇复配甘油3种不同混合液化剂对液化率和液化产物特性的影响。采用气质联用仪(GC-MS)以及傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对液化产物和液化残渣进行表征。实验结果表明,以聚乙二醇与乙二醇混合溶剂液化时液化率最高,为97.83%。GC-MS分析结果表明,液化产物成分复杂,主要包括醇类、有机酸类、醚类、酮类、酯类和糖类等化合物。FT-IR分析结果表明,以聚乙二醇与乙二醇混合溶剂为液化剂时秸秆液化效果最好。     

新疆棉杆基生物油的组成及其结构性能分析

以棉杆为原料,N2作保护气,用管式热解炉对棉杆进行热解的生物油进行成分分析及结构性能分析。用酸度计、毛细管粘度计、石油产品的水分试验器、热重分析(TG-DTG)来确定生物油的结构性能。用红外分析(IR)、气质联用(GC-MS)确定其组分。制备的生物油的水含量2%、pH为3.88、密度为1013.9 kg/m3、运动粘度为2.114 mm2/s;由热重分析结果可知:生物油在140~200℃左右发生一次重量突变,温度200℃以上时达到稳定状态;用红外分析检测出生物油主要有羟基O-H、C=C、C-H、C-O、C=O等官能团;通过GC-MS分析确定的生物油的主要成分包括酸、醇、醛、酮、酚、醚、酯、含氮化合物以及各种复杂的多官能团有机物和少量的含氟、硼、硫、碘的化合物。     

废轮胎热解制取液化油的实验研究

以废轮胎胶粉为原料,在体积为500 m L的间歇反应器中开展了胶粉液化制取液化油的实验研究。重点考察了胶粉粒径和反应温度对产物分布的影响,通过密度、元素分析、高温模拟蒸馏和GC-MS分析,对最佳条件下获得的液化油的物性和组成进行详细分析。结果表明,在胶粉粒径0.70 mm和反应温度500℃的条件下,液化油收率高达55.50%。液化油的性质复杂,含有一定量的硫氮,轻质油馏分达到57%,主要成分为带烷基侧链的芳烃和环烯烃以及少量的杂原子化合物。     

苎麻水热液化生物油特性及重金属迁移的研究

如何绿色、高效、资源化处置富含重金属植物收获物是植物修复重金属污染土壤产业化发展急需解决的技术难题。以苎麻为原料,水为反应溶剂,考察了反应温度、反应时间和酸碱催化剂对苎麻水热产油及重金属迁移的影响。结果表明,275℃、30 min和5%HCOOH条件下,苎麻液化生物油产率最高为20.86%,且其热值为30.68 MJ/kg。空白组生物油有机组分主要由醇、烃、酸、酮和含N化合物类组成,HCOOH组液化生物油中烃和酯类化合物含量增加,而Na₂CO₃组的生物油中烃、醇和酸类含量减少。此外,重金属(Cd、Pb、Cu和Cr)85%以上保留在固相残渣中,而As主要转移到水相中,且生物油中重金属含量低于4%。     

生物质热解气分级冷凝对生物油特性的影响

利用分级冷凝手段对成分复杂的生物质热解气在不同冷凝温度下的分离特性进行研究,将成分复杂的混合物依据自身露点的不同,通过控制冷凝温度,实现生物油的分组富集。对热解气在不同冷凝温度(300℃、100℃、0℃和-20℃)下生成的各级液体产物的物理特性和化学成分进行系统分析。生物质热解气经过分级冷凝处理后得到4组生物油样品,其中0℃时得到的生物油产率最大,超过液体总量的50%;其次是100℃时的冷凝产物,为分子量80~200的有机物,以杂酚类物质为主;300℃冷凝得到的产物为沥青类物质,不含水分,状似固体碳,没有流动性。分级冷凝能够很好地将水分和有机酸成分从生物油中分离出来,几乎所有的有机酸和超过80%的水分都富集在0℃和-20℃冷凝组分中。结合各组分GC-MS的分析结果,对乙酸、苯酚、愈创木酚和多环芳烃等生物油中典型有机组分的分布特性进行分析总结,得到各类物质在分级冷凝过程中的富集规律。     

木质素在超临界甲醇和乙醇溶剂中液化过程分析

通过研究木质素分别在超临界甲醇和乙醇溶剂中的液化过程，分析反应温度（260～340℃）及反应时间（0～120min）对木质素在两种溶剂中的转化率、生物油收率及其组分差异的影响。实验表明，木质素在超临界乙醇中的转化率及产物收率均高于甲醇。当反应温度340℃，反应时间60min，木质素在超临界乙醇中的转化率和生物油收率比在甲醇中分别提高了16.23%和11.54%，残渣收率降低了16.23%。通过GC-MS和FTIR对生物油和残渣分析，发现生物油组分中芳香族化合物相对含量较高，在甲醇和乙醇溶剂中分别达到66.13%和58.84%；随着反应时间的延长，甲醇溶剂中残渣的醚键官能团逐渐增强，而在乙醇溶剂中则先增强后减弱。分析认为在木质素降解过程中，超临界乙醇和甲醇均可产生氢自由基作为供氢体，攻击木质素及其大分子片段中的官能团，同时使液化产物中的活性片段减活，减弱重聚合反应，从而更利于芳烃产物的生成。而甲醇在液化过程中容易与木质素断键产生的苯酚中间体发生脱氢缩合反应，通过醚键聚合产生长链芳香族化合物，形成残渣，降低生物油收率。     

肉质废物水热液化制备液体燃料

开展了肉质废物水热液化制备液体燃料的研究。选用病死猪肉为水热液化实验代表材料,考察了得到的液体燃料和残余固体产率随温度和压力的变化规律,测定了液体燃料的热值、黏度、闪点和冷滤点等燃料性质以及液体燃料的元素成分,分析了液体燃料的部分化学成分。在温度为250℃,压力为4.0 MPa条件下水热液化获得的液体燃料的热值为39.31 MJ·kg^-1,黏度（20℃）为20.5 mPa·s,闪点为70℃,冷滤点为8℃,其化学成分较复杂,包含较多的芳香烃,还含有酮类、酯类、醚类、羧酸和呋喃等各种化合物。研究结果表明,该液体燃料可用于锅炉、工业窑炉的燃烧供热,进一步精炼后有望用于机动车辆。     

固体酸催化剂在生物质液化及生物油改性中的应用

生物质液化是当今研究生物质能源的热点之一。本文详细综述了三大类固体酸催化剂在生物质液化中的应用现状,简单介绍了固体酸催化剂在生物油改性中的研究进展。对固体酸催化剂在生物质液化及生物油改性方面的发展前景进行了展望。     

固体酸催化剂在生物质液化及生物油改性中的应用

生物质液化是当今研究生物质能源的热点之一。本文详细综述了三大类固体酸催化剂在生物质液化中的应用现状,简单介绍了固体酸催化剂在生物油改性中的研究进展。对固体酸催化剂在生物质液化及生物油改性方面的发展前景进行了展望。