生物质直接催化液化的研究

采用离子交换法制备Mn,Ni金属改性分子筛催化剂,用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对催化剂的性质进行表征,并将此催化剂应用在大豆秸秆直接液化反应中。通过对无催化剂和不同催化剂作用下得到的液体燃油的元素分析和GC-MS分析,结果表明,改性分子筛催化剂对生物质的直接液化有明显的催化作用,尤其是Mn/ZSM-5。以Mn/ZSM-5分子筛为催化剂能将生物油的产率从10.65%提高到14.61%,增加芳烃和烷烃的相对含量至12.78%和22.31%,将生物油的氧含量降低至6.28%,而生物油的热值则提高到43.56 MJ/kg。此法为通过催化剂调控生物油的组成和相对含量提升生物燃油的品质提供了研究基础。     

生物油在钌镍双金属催化剂下加氢脱氧制备液体燃料

研究了生物油及其模型化合物在RuNi双金属催化剂作用下加氢脱氧制备烃类液体燃料。实验比较了单金属催化剂与双金属催化剂的反应效果,结果表明双金属催化剂的催化活性更高。在260℃下,RuNi双金属催化剂催化愈创木酚反应,可基本转化为环己烷,而单金属Ru催化剂转化率只有49.4%,单金属Ni催化剂转化率很低。该RuNi双金属催化剂用于生物油的加氢脱氧也有很好的效果,在280℃下,生物油中的碳氢化合物含量从反应前的15.6%增加到反应后的63.0%。     

猪体水热液化工艺参数优化及生物油特性分析

以猪体为原料,以高位热值、C元素回收率、N元素残留率作为生物油质量指标,采用响应面法研究反应温度（220~300 ℃）、反应时间（40~80 min）、固含量（10%~30%）对猪体水热转化生物油产率与质量的影响。研究结果表明：反应条件均会影响水热反应的进行且温度影响最显著,分别在不同反应条件下得到单一指标最优的生物油;生物油的最大产率为76.94%（278 ℃、64 min、29%固含量）,最大HHV值为38.63 MJ/kg（290 ℃、47 min、30%固含量）,最大C元素回收率为93.16%（260 ℃、60 min、10%固含量）,最低N元素残留率为15.52%（220 ℃、40 min、12%固含量）。生物油的元素分析结果表明水热液化可有效降低生物油中N、O元素含量,提高生物油品质。傅里叶变换红外光谱分析与热重分析结果表明,生物油的化学成分复杂且以分子量较大、碳链较长的有机物为主。     

微藻热化学催化液化及生物油特性研究

以杜氏盐藻为原料,乙二醇为液化介质、浓硫酸为催化剂进行热化学液化反应.运用中心组合设计及响应面分析(RSA),在单因素试验的基础上建立了预测杜氏盐藻液化产率的数学模型.回归分析表明,液化温度、停留时间与催化剂用量及其交互作用对液化都有显著影响.以液化产率为响应值作响应面和等高线图,揭示了各参数交互关系.通过响应面优化,求得最佳工艺条件为:催化剂用量2.4%,液化温度170℃,停留时间33min,在此条件下液化率达到97.05%.基于生物油广泛应用的目的,对产物生物油的物理化学性质进行了研究,并结合FT-IR、~(13)C-NMR、GC-MS等技术对生物油的主要组分分布进行了分析.结果表明:生物油的主要成分为苯并呋喃酮30.43%、C14～C18有机酸甲酯23.25%和C14～C18有机酸羟乙基酯27.89%.生物油由于高的含氧量,需要进一步改性才能高端应用.     

生物质催化热解研究进展

介绍了生物质种类、生物油性质、热解反应条件对生物油产率和油品质的作用以及催化剂对催化热解反应的影响。生物质催化热解技术能够实现资源、能源、环境的高效统一,符舍社会的可持续发展原则,具有很大的开发前景。     

催化剂Ni/CeO2-ZrO2催化生物油水溶性组分重整制氢

利用固定床反应器对一系列自制催化剂Ni/CeO2-ZrO2和商业镍基催化剂Z417在生物油水溶性组分重整制氢反应中的催化性能进行考察,研究了活性金属Ni的负载量、反应温度、水油比对催化剂活性的影响.实验结果表明:Ni负载量为12wt％的催化剂Ni/CeO2-ZrO2在生物油水溶性组分重整制氢反应中表现出最佳催化活性,当反应温度为800C和水油比为4.9时,氢产率达到最大值67.8％,氢的选择性较高,为61.8％.     

源头改性对玉米秸秆水热液化制备生物油的影响

采用稀酸改性和发酵改性对新鲜玉米秸秆进行处理,并利用间歇式高温高压反应釜进行水热液化制备生物油。分析稀酸改性处理和发酵改性处理对玉米秸秆微观形貌和官能团及生物油液化产率和化学成分的影响。结果表明:稀酸改性处理和发酵改性处理均能破坏玉米秸秆木质纤维素的结构,但对官能团的种类影响较小。改性处理有利于生物油产率和生物质转化率的提高,其中发酵改性处理的效果更显著,生物油产率和生物质转化率分别提高到39.95%和86.61%,生物油化学成分相对含量大于4%的化合物有6种,相对含量总和高达54.84%。     

生物油加氢脱氧催化剂研究进展

石油资源的日趋枯竭及其引起的环境问题,使生物油作为石油替代能源备受关注。然而,生物油中的羧酸含量较高、热稳定性差,是阻碍其规模化应用的主要障碍之一,常需要对其进行加氢脱氧（HDO）提质。本文综述了应用于生物油HDO的几种催化剂类型,主要包括金属催化剂、分子筛载体催化剂、复合碳载体催化剂、多孔有机聚合物载体催化剂和缺陷催化剂等,认为开发出一种具有高催化活性且成本较低的非贵金属催化剂是催化剂工业未来的发展趋势。     

亚超临界水中蓝藻的热化学液化

分别考察了反应温度、反应时间和反应物料液比对蓝藻在亚超临界水中的热化学液化效果的影响,结果表明,在反应温度为380℃,反应时间为40 min,反应物料液比为1:20时,液化效果最好,总转化率和油产率分别达到94.5％和41.3％.生物油的GCMS、元素和热值分析表明,生物油的主要成分是芳香族、吡咯和吡啶衍生物等物质,生...     

加氢催化剂对模拟生物油轻质组分与甲醇加氢共裂化制备芳香烃的影响

文章研究了不同加氢催化剂对富酚的模拟生物油轻质组分与甲醇加氢共裂化制备芳香烃过程的影响。研究结果表明,酚类在加氢阶段的加氢效率与整体的加氢共裂化表现呈现出一致性;以Ni/ZrO2为催化剂时,酚类在加氢阶段的转化率最高,加氢共裂化的油相产率也最高,为24.8%,且油相中芳香烃的相对含量在99%以上;其他加氢催化剂对酚类的转化效率相对较低,较多酚类的存在导致裂化阶段的催化剂快速失活,加氢共裂化的油相产率明显降低。     

生物质高压液化制生物油研究进展

以生物质为原料进行高压液化制备生物油是目前生物质能领域研究的一个热点。纤维素在水中的降解是复杂的竞争和连串反应机理;在180℃以上,半纤维素就很容易水解,而且不管是酸还是碱都能催化半纤维素的水解反应;在水热条件下木质素会发生分解,生成多种苯酚、甲氧基苯酚等,这些产物可进一步被水解成甲氧基化合物。影响生物质液化产率及生物油组成的主要因素是温度、生物质类型和溶剂种类;次要因素包括停留时间、催化剂、还原性气体和供氢溶剂、加热速率、生物质颗粒大小、反应压力等。纤维素类生物质通过高压液化可以生产生物油,生物油经物理精制及化学加工可以制取车用燃料、生物气及化工产品等。生物油有轻油和重油之分,都是通过对生物质液化产物的分离精制而得到的。目前用来分析生物油的主要方法包括GC-MS(色-质联用)、EA(元素分析)、FTIR(傅里叶变换红外光谱)、HPLC(高效液相色谱)、NMR(核磁共振)、TOC(总有机碳测定)等。人们对生物质高压液化研究已经进行多年,并建立了几套工业试验示范装置。不过因为操作条件太苛刻,到目前为止还没有建立商业化装置。     

固体碱催化猪油制备生物柴油

运用实验研究和理论分析相结合的方法,阐述猪油和甲醇在CaO催化剂作用下进行酯交换反应制取生物柴油的基本原理和操作方法,分光光度法测定甘油含量,计算生物柴油转化率,得出以CaO催化猪油制取生物柴油的适宜反应条件。结果表明:CaO做催化剂时,催化剂用量为2.0%,醇油物质的量比为6∶1,反应时间为150min,温度为60℃进行磁力搅拌,反应产率最高可达93.68%。     

离子交换树脂催化提质生物油及反应机理研究

以Amberlyst-36离子交换树脂为催化剂,通过催化酯化、催化酯化脱水、催化酯化烷基化以及催化酯化烷基化脱水4种不同方案对生物油进行提质。结果显示:脱除水分有利于反应朝有利方向进行,加入2-甲基呋喃烷基化提质更易得到稳定、高沸点的长碳链产物;提质前后,生物油的酸值从41.12 mg Na OH/g降低至5.17mg Na OH/g,水分含量从27.82%降低至2.71%,热值从14.46 MJ/kg升高至32.94 MJ/kg,C元素含量从38.42%增至65.47%,O元素含量从51.19%降至24.33%。GC-MS谱图和机理研究表明,粗生物油中的不稳定组分转化成了稳定的目标产物(酯、醇、醚),它们的相对含量高达82.96%。     

杜氏盐藻在亚/超临界水中液化制生物油

在高温高压反应釜中进行亚/超临界水直接液化杜氏盐藻制生物油过程的研究。对杜氏盐藻的藻粉和藻渣两种原料的主要成分进行了分析。考察了反应温度、反应时间、催化剂、料液比、反应压力等对盐藻粉和盐藻渣液化行为的影响。在此基础上通过正交试验表明:反应温度360℃,反应时间60min,催化剂K_2CO_3加入量2.5%是适合的条件。在上述条件下微藻在超临界水中的液化率为89.37%,产油率为29.04%。通过FT-IR、GC-MS等手段分析了生物油的特性和组分,表明生物油是组成复杂的酸性有机混合物。     

镍基催化剂上生物油临氢催化改质的试验研究

采用等体积浸渍法,制备了系列镍基催化剂.以乙酸为模型化合物,对所制备的催化剂活性进行评价,并讨论不同反应条件、不同催化剂的处理方式对其活性的影响,对临氢催化改质机理进行了讨论.在筛选出的活性较高的Mo-loNi/γ-Al2O3催化剂上,对生物油临氢催化改质进行了研究.实验结果表明,生物油经改质后pH值由2.16升至2.84,含水量由46.2%增至58.99%,表明通过对羧基临氢催化改质来降低生物油的酸性具有可行性.     

菜籽油超声波法制备生物柴油的研究

以菜籽油和甲醇为反应原料,以KNO3/Al2O3为催化剂,采用超声波法制备生物柴油,考察了超声波频率、醇油物质的量比、催化剂用量等条件对反应的影响。试验结果表明,该反应的最佳条件:超声波频率为30kHz,醇油物质的量比为7∶1,催化剂用量为菜籽油质量的2.0%。在此条件下,生物柴油产率为94%。所得生物柴油的主要性能指标均符合德国的生物柴油标准。     

利用微藻热化学液化制备生物油的研究进展

微藻是制备生物质液体燃料的良好材料,利用微藻热化学液化制备生物油在环保和能源供应方向都具有非常重要的意义。目前国内外研究者主要采用快速热解液化和直接液化两种热化学转化技术进行以微藻为原料制备生物油的研究。快速热解生产过程在常压下进行,工艺简单、成本低、反应迅速、燃料油收率高、装置容易大型化,是目前最具开发潜力的生物质液化技术之一。但快速热解需要对原料进行干燥和粉碎等预处理,微藻含水率极高,会消耗大量的能量,使快速热解技术在以微藻为原料制备生物油方面受到限制。直接液化技术反应温度较快速热解低,原料无需烘干和粉碎等高耗能预处理过程,且能产生更优质的生物油,将会是微藻热化学液化制备生物油发展的主流方向,极具工业化前景。国内外研究者还尝试利用超临界液化、共液化、热化学催化液化、微波裂解液化等多种新型液化工艺进行微藻热化学液化制备生物油的实验研究。今后的主要研究方向应是将热化学液化原理研究、生产工艺开发、反应器研发、反应条件优化、产品精制等有机地结合起来,进行深入研究。同时应努力节约成本、降低能耗。     

山梨醇水相芳构化转化为航空燃料范围内的碳氢化合物

文章利用具有微、介孔双孔结构的机械混合分子筛催化剂(Ni/HZSM-5/SBA-15),在较温和的反应条件下,将山梨醇一步水相芳构化转化为航空燃料范围内的芳烃和环烷烃类碳氢化合物。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、N_2吸脱附实验、NH_3程序升温解吸(NH3-TPD)等技术对催化剂的结构、形貌和酸性质进行了表征分析。催化剂反应性能测试结果表明:反应温度为320℃时,油相产率达到42.0%,芳烃含量为69.7%;当反应温度升高到360℃时,油相产率增加到61.3%。油相产物主要由环烷烃、支链烷烃和芳烃组成,通过后续加氢脱氧提质,可以转化为高品质的生物航空燃油添加剂。     

负镍蒙脱石对螺旋藻液化制取生物质油影响研究

文章以螺旋藻为原料,结合石油地质学的理论研究,选取粘土矿物蒙脱石负载镍元素作为催化剂,在亚临界条件下制备生物质油,并研究了氯化镍浓度、焙烧时间和焙烧温度3个因素对生物质油产量的影响。研究结果表明:氯化镍浓度为0.7 mol/L,焙烧时间为4 h,焙烧温度为500℃时,生物质油产量最高;螺旋藻液化反应加入负镍蒙脱石后,产率提高了13.28%,生物质油中氮含量降低了12.63%,氧含量提高了18.81%。     

催化合成生物柴油的双金属络合物固体催化剂

制备了基于亚铁氰化锌的双金属氰化物络合物(DMC),可一步同时催化酯交换和酯化反应制备生物柴油,该催化剂体系具有不受水毒性影响的特点。用3wt%的DMC催化剂在433K,醇油摩尔比为16∶1以及水和脂肪酸含量各10wt%的条件下分别同时催化甘油三酯、脂肪酸和甲醇的酯交换、酯化反应,生物柴油产率可达98%以上。对催化剂进行X射线衍射、热重红外联用分析、元素分析、比表面积和孔体积测定、扫描电镜等手段表征,结果表明:该催化剂为晶态与非晶态组分混合结构,其表面晶态决定其在高水含量、高酸值的环境下仍具有较好的催化活性,验证得出活性位点可能为锌离子。