生物油组分分离与化学品提取的研究进展

生物质在高温无氧条件下热解可以生成富含高附加值化学品和燃油成分的生物油。有效分离技术和高效提取手段的发展是生物油质量提升的关键。基于此,本文在介绍生物油性质与生物质快速热解工艺的同时,对目前国内外的生物油分离技术如蒸馏、液-液萃取、柱色谱、超临界萃取、膜分离等进行了较为详细的分析和评述。常规蒸馏和溶剂萃取等技术,工艺成熟、操作简单,但存在生物油的热敏性差、萃取剂回收难度大和污染严重等问题;分子蒸馏技术分离过程安全环保,但工艺复杂,设备成本高;超临界萃取和膜分离等技术安全环保,技术成熟,具有较大的潜力。文章还综述了目前生物油中具有高附加值的组分和单一化学品的分离提取研究进展,为生物油的有效分离和高效利用提供了理论参考,也为未来生物油分离技术的发展提供了研发方向。     

生物油分离技术的研究进展

生物质是唯一可储存的、能实现CO2零排放的清洁可再生资源。通过快速热解将其转化为液态生物油是生物质利用的一种高效途径。生物油通过精制改性可制备生物柴油,而从中分离出高价值化学品是实现生物油快速商业化的方法。生物油的分离具有重要意义,本文综述了近年来用蒸馏、萃取、柱层析、分子蒸馏和超临界萃取方法分离生物油的研究进展及生物油中不同组分的化学用途。总结了生物油分离技术存在的主要问题,并展望了生物油分离研究的发展方向。     

生物油的性质及其分离研究进展

综述了蒸馏、萃取、层析、膜分离、超临界萃取等技术在生物油分离方面的研究进展情况。介绍了常减压蒸馏主要用于生物油的粗分,且受到生物油热敏性的限制;分子蒸馏在生物油的分离方面具有一定的优势。溶剂萃取存在着萃取剂与被萃组分分离困难的缺点,且萃取选择性较差;选择或设计具有特定结构的化合物与生物油中的某种或某些组分作用,进而将其萃取分离是未来的一个研究方向;色谱分离可以高效地将生物油的主要成分分离出来,但吸附量小,适合于生物油成分的定量分析和高附加值化合物的提取与纯化。超临界CO2萃取可有效地克服生物油的热敏性,无需反萃,具有潜在的开发优势。开展生物油分离的基础性研究和多种技术的集成化是未来的重要研究方向。     

生物油萃取分离技术的研究进展

综述了国内外采用萃取技术分离生物油的研究进展,包括水萃取、有机溶剂萃取、络合萃取、超临界萃取、柱层析萃取等,总结了这些萃取方法的优点和缺点。指出可通过对生物质热解过程本身进行改进,如对原料进行预处理、引入催化剂进行催化热解、对热解蒸汽进行分级冷凝等,以获得富含目的产物组成的生物油,为萃取分离提供便利。最后,建议尝试一些新的萃取分离方法,如微波萃取和超声波萃取等,考察对生物油萃取分离的有效性。     

微藻制备生物油的研究进展

微藻是最有潜力的生物燃料原料之一。综述了微藻生物油制备的研究进展,包括微藻油脂抽提法、微藻热解液化法以及超临界液化、微波热解液化、热化学催化液化等几种新型热解液化技术。介绍了现有技术的特点、优势,指出了今后研究的主要方向。     

生物油分离精制技术的研究进展

在分析生物油特性的基础上,对国内外生物油分离精制技术的研究现状进行了详细分析和评述,包括蒸馏、分级冷凝、溶剂分离、离心分离、色谱分离、膜分离以及超临界萃取分离等,总结了不同分离技术的适应性及存在的问题,指出分级冷凝技术在不改变生物油特性的情况下将能源利用与提取化工产品相结合,经济性较好,具有较好的发展前景,而将膜分离及超临界萃取技术应用到生物油分离中具有很好的研究和开发价值。     

生物质制备生物油裂解反应器研究进展

生物质热裂解是生物质在隔绝空气的条件下,快速加热裂解,裂解蒸汽经快速冷却制得棕褐色液体产物。将生物质热解生成生物油,不仅便于运输和储存,而且还可以作为生产化工产品的原料。主要介绍了国内外生物质纤维素裂解制备生物油工艺、裂解反应器的特点等。就我国目前的技术,建议开发高效裂解工艺、新型高效反应器、研究反应机理以及开发高效催化剂等,从而降低生物质裂解油成本。     

生物油制备、性质与应用的研究进展

介绍了国内外生物油的发展现状。根据生物油制备原料不同,将其分为植物油、热裂解油和生物柴油等。概括了生物油制备的方法和原理,分析3种生物油的物理化学性质。综述了生物油的主要应用方式,包括食品加工、化工应用和燃烧应用等。最后总结了生物油领域存在的主要问题,并对生物油应用方面的发展方向进行了展望。     

生物油性质及分离纯化的研究进展

生物质通过热化学转化可获得一种多相复杂的液体产品——生物油,其中包括了数百种有机化合物和功能化学品。本文以生物质热化学转化生物油的理化性质为基础,针对国内外生物油分离纯化技术的研究现状进行系统评述,主要侧重于蒸馏、溶剂分离、超临界CO2萃取技术以及色谱分离等相关技术,同时指出柱层析和溶剂分离技术相结合可以对生物油中的复杂成分进行有效的分离,并能得到高纯度的化学品,其在生物油的分离方面具有较好的发展前景。     

生物质热解液化制备生物油技术研究进展

介绍了国内外生物质热解液化工艺、主要反应器及其应用现状;简述了生物质催化热解、生物质与煤共热解液化、微波生物质热解、热等离子体生物质热解几种新型热解工艺;并对目前生物质热解动力学研究进行了总结;对未来生物质热解液化技术的研究进行了展望。     

生物油的分离与乳化研究

为了提高生物油品质,使其能够作为内燃机燃料使用,以辛醇为乳化剂,对生物油与柴油/汽油的乳化进行了研究。综合研究了乳化油的水分含量、酸度、运动黏度、燃烧热以及稳定性等参数。实验结果表明所得乳化油酸度低,含水率低,性质稳定,燃烧性能优良,有望替代柴油/汽油使用。与此同时,乳化实验实现了对生物油轻质组分与重质组分的有效分离:绝大部分轻质组分进入乳化液相,而大部分酸性组分及重质组分如木质素低聚物等则保留在水相。该方法操作简单,方便快捷,可以实现大规模应用,是生物油精制应用的一条新路径。     

分级冷凝与电捕获器分离精制生物油研究

利用分级冷凝系统及电捕获器分离收集生物油,共得到5种生物油。研究了5种生物油的产率分布及其含水量、热值、黏度、pH等理化特性,分析了生物油的化学组成,考察了化合物在5种生物油中的分布,同时对分级冷凝系统及电捕获器分离生物油的效率作了统计评价。研究表明,电捕获器提高了生物油25.9%的产率,通过分级冷凝系统可以有效地分离脱除生物油中的水分。分级冷凝系统及电捕获器可以完全分离大分子量的酚类、醛酮类物质,但对乙酸等小分子量的物质分离效果不显著。     

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。     

环氧生物质油在合成润滑油基础油的研究进展

衍生于植物油和动物脂肪的生物质油是生物润滑油的重要原料。与矿物油相比,生物质油具有低毒性、高生物降解性、高润滑性和良好的黏温性等优点,但其含双键和甘油酯基导致低温流动性和氧化稳定性差。因此,生物质油不宜直接作为润滑油基础油使用。生物质油经环氧化改性增加了氧化稳定性,加强了对金属表面的吸附,提高了润滑性。但是,单纯进行环氧化改性,也会导致油品的黏温性和低温流动性变差。因此,需要对环氧生物质油进一步开环改性。对比选择性氢化、异构化等改性方法,环氧化-开环方法反应条件温和,分子设计空间大。本文总结了由环氧植物油通过开环醚构化、酰化合成生物基础油的现状和发展趋势, 重点阐述了环氧植物油及其衍生物环氧脂肪酸甲酯与有机醇、羧酸和酸酐合成润滑油的研究进展,分析了改性分子结构对润滑油性能的影响,讨论了合成生物润滑油研究中尚存的问题, 并认为优化改性工艺、开发绿色高效的催化剂是未来的发展方向。     

Synthetic fuel production from tea waste: Characterisation of bio-oil and bio-char

The pyrolysis of tea waste was studied for determining the main characteristics and quantities of liquid and solid products. Particular investigated process variables were temperature (673-973 K), heating rate (5-700 K min⁻¹) and nitrogen gas flow rate (200-800 cm³ min⁻¹). The maximum oil and char yields are 30.4 (773 K) and 43.3% (673 K), respectively. The liquid and its aliphatic sub-fraction were characterized by elemental analysis, FT-IR, ¹H NMR, and GC/MS. The char was characterized with elemental analysis, SEM, BET, and FT-IR techniques. The aliphatic sub-fraction of the obtained bio-oil contains predominantly n-alkanes and alkenes, and branched hydrocarbons. According to the experimental results the liquid products can be used as liquid fuels, whereas the solid product seems to be not suitable for adsorption purposes, due to having low surface areas.     

生物质油与蜡油在FCC装置共炼的多目标优化

生物燃料作为一种可部分代替化石燃料的潜在能源具有绿色、可再生、无硫等优势,但其生产成本一般较高。生物质油与蜡油在催化裂化装置中的共炼通过利用炼厂已有设备可有效降低生物炼厂的投资费用进而降低生物燃料的生产成本。为同时降低共炼过程的经济费用和环境影响以筛选最优的生物质原料和生物质油制备技术,采用Eco-indicator 99方法量化共炼过程的环境影响,提出了针对该过程的多目标优化模型。结果表明:无论是降低经济费用还是减少环境影响,采用催化热解技术制备生物质油优于快速热解;不同目标下所获得的最优生物质原料不同;生物质原料在费用和环境影响中占比最大。因此,在对共炼过程进行优化时,需要考虑过程对环境的影响,而降低生物质原料的消耗对共炼过程费用和环境影响的降低最为有效。     

我国木质素油田化学品的发展现状

本文综述了我国木质素类（碱木质素或木质素磺酸盐）油田化学品的最新进展，其中包括钻井液处理剂、油井水泥添加剂、堵水剂、调剖剂、稠油降粘剂和表面活性剂驱油的牺牲剂。目前我国木质素类堵水剂、调剖剂和稠油降粘剂的研究和应用方面已达到或超过世界先进水平，改性木质素磺酸盐的研究也接近国际先进水平，但钻井处理剂和水泥添加剂仅为美国的1／9，许多木质素化学品仍为空白。因此，这些油田化学品仍然是吸引人去研究的课题，期望不久的将来会有较大的进展。