轻馏分生物油催化酯化脱水提质研究

为了得到稳定的含氧液体燃料及较好分离糖类及其衍生物,以Amberlyst-36离子交换树脂为催化剂在100℃下对粗生物油进行酯化脱水提质工艺优化,考察了反应时间、催化剂用量以及正丁醇和生物油质量比(醇油比)对提质的影响,得到最佳提质条件为醇油比1.5∶1.0、15%的催化剂用量、反应时间4 h,此条件下提质油酸值从72.23 mg/g降为3.98 mg/g,水分从53.06%降为3.34%,热值由8.75 MJ/kg升高至31.50 MJ/kg。GC-MS分析显示生物油中不稳定酸、醛、酮转化为稳定含氧化合物,稳定目标产物酯、醇、醚GC含量占74.70%。接着进行老化实验,保存3个月,粗生物油黏度从3.21 mm2/s增加到48.24 mm2/s,极不稳定,提质油理化性质显著提高并保持稳定。最后将20.00 g提质油、30.00 g蒸馏水和30.00 g二氯甲烷进行充分混合,萃取分液,可以基本将糖类及其衍生物从提质油中分离出来,得到粗糖质量为1.24 g,糖类物质总GC含量为87.92%,其中丁基-β-D-吡喃葡萄糖苷占到75.28%。

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%。

生物炭基固体酸的制备及其对合成2-叔丁基对苯二酚的催化性能

以黑液固形物和松木粉为原料,经炭化、磺化制备得到黑液固形物磺化固体酸(BLSBC)和松木粉磺化固体酸(WMBC),采用扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)、红外光谱(FT-IR)及元素分析对2种生物质炭基固体酸进行表征,并将BLSBC和WMBC催化对苯二酚(HQ)烷基化合成2-叔丁基对苯二酚(2-TBHQ),考察了原料种类和炭化温度对生物基固体酸催化性能的影响。研究结果表明:生物炭固体酸催化剂200℃以内的热稳定性良好,功能基团—SO_3H被成功接枝;催化剂C元素含量的增加及H^+交换容量的降低则归结于温度的影响,同温度条件下WMBC的H^+交换容量高于BLSBC。HQ转化率随着催化剂的H^+交换容量的降低而不断降低,而2-TBHQ选择性则取决于H^+交换容量与羟基含量的协同效应;与商业催化剂Amberlyst-15树脂、732树脂相比,450℃制备得到的WMBC(WMBC-450)表现出更高的催化活性,2-TBHQ有最高的选择性(83.8%)和产率(57.6%)。

生物油精制工艺的研究进展

针对粗生物油高黏度,高腐蚀性,高含水量,高含氧量等缺点,必须经过精制才能作为潜在的液体燃料。因此综述了生物油催化加氢、催化酯化、催化裂解3种精制工艺的基本原理,精制工艺和近期的发展方向,特别是对催化加氢和酯化工艺近期的发展进行阐述。

联立双氧水氧化和催化酯化生物油提质研究

在低温条件下将生物油的不稳定组分醛酮类等通过氧化酯化联立提质,制备获得以酯、醇、醚为主要成分的稳定含氧燃料。采用Amberlyst-36离子交换树脂为催化剂、H_2O_2为氧化剂,最优条件100℃,12.5%(质量分数)Amberlyst-36离子交换树脂和醇油质量比为1∶1,生物油的酸值从40.88 mg NaOH/g降至14.82 mg NaOH/g,水分含量从36.37%降至17.54%,热值由14.46 MJ/kg升至25.13 MJ/kg,粘度从18.49 mm^2/s降为7.04 mm^2/s,C元素含量从38.42%增至51.01%,O元素从52.75%减至39.86%。相比较于酯化提质,H_2O_2的存在使体系中不稳定的醛酮类进一步转化为稳定的目标产物,氧化酯化提质油中酯、醇、醚的相对含量为84.2%,比酯化提质油高19.6%,酸类、醛酮类的相对含量降至0.08%、5.12%,比酯化提质油分别少2.60%、4.23%,最后利用水和CH_2Cl_2对氧化酯化提质油萃取分离得到高附加值的糖类及其衍生物。

Pt/C催化生物油加氢制备含氧液体燃料

生物油是很有发展前景的第二代生物燃料,但生物油成分极其复杂,是一种不稳定的混合物,经过改性后才可成为能实际应用的液体燃料。催化加氢是改性的重要方法之一,文章采用Pt/C催化剂两步法加氢提质生物油,得到饱和醇类液体燃料。第一步加氢采用温和的条件(80℃,2 h,2 MPa H2,800 rpm,5 wt.%Pt/C),目的在于饱和醛基和部分碳碳双键,得到稳定油;第二步加氢在260℃、270℃和280℃三个温度的条件(3 h,4 MPa H2,800 rpm,5 wt.%Pt/C)下,分别得到了75.89%、85.38%和80.36%的醇含量,加氢效果明显。

基于生物质精炼模式的蔗渣预水解特性研究

基于"预水解-制浆"的生物质精炼模式,对蔗渣的预水解特性进行了研究,探讨了酸用量和温度对聚戊糖脱除率和糖溶出率的影响。结果表明,预处理液硫酸浓度越高,聚戊糖的脱除率越高,得率越低;温度的提高会使聚戊糖脱除率提高,但水解得率显著下降。在温度155℃、保温时间60min、硫酸浓度0.5%的实验条件下,聚戊糖脱除率达85.25%,水解得率为66.09%。预处理液中总糖浓度为33.58g/L,单糖占总糖的72.84%,其中木糖的含量最高,葡萄糖次之。