




已阅读5页,还剩61页未读, 继续免费阅读
(热能工程专业论文)十字花科属植物籽的热解液化研究.pdf.pdf 免费下载
版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果,也不包含为获得天津大学天津大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名: 签字日期: 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解天津大学天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授 权天津大学天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 (保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名: 导师签名: 签字日期: 年 月 日 签字日期: 年 月 日 摘 要 与化石燃料相比,生物柴油表现出生物降解性高、无毒性、可再生、不含硫 及芳香烃等良好特性。生物柴油原料的开发日益得到研究者的重视。由于粮食价 格走高,食用油料植物如油菜、玉米由于存在“与人争粮”的问题,其发展受到 严重阻碍。因此,可替代原料选择必须转向非食用油料植物。本文选用非主要食 物链的十字花科植物籽遏蓝菜籽、独行菜籽、诸葛菜籽为研究对象,其含量 油高且能生长于贫瘠土壤;而油菜籽生产生物柴油技术在欧美较成熟,因此选用 其为参照。本课题采用热重分析仪和流化床装置对上述四种种籽进行热解实验, 并对其热解特性和生物油性能进行分析,主要结果如下: (1)分析四种十字花科植物籽油的脂肪酸组成,结合目前给出的原料脂肪 酸构成标准,发现野生遏蓝菜籽的脂肪酸组成和油菜籽的类似,可进行下一步的 研究;独行菜籽和诸葛菜籽可作为潜在的原料加以研究。 (2)对种籽进行元素分析、工业分析和发热量测定,为热解特性研究提供 基础;分析某工业固废物“铁粉” ,发现它具有催化作用的主要物质有-fe2o3、 fe3o4、ti、和tio2,其中以-fe2o3为主。 (3)利用差热-热重分析仪在n2气氛下热解种籽和种籽/铁粉,发现四种种 籽在主要热解区间内呈现一步失重过程,均出现一个主峰;铁粉使遏蓝菜籽、 独行菜籽、油菜籽的主峰向前推移越515,表明该铁粉有催化效果,且对油菜 籽的主峰推移幅度最大;铁粉使诸葛菜籽主峰向后延迟,说明铁粉阻碍它分解。 (4)采用coats-redfern, ozawa and kissinger方法对种籽的热重数据进行处 理,求解动力学参数,用coats-redfern法得到的活化能在3555kj/mol之间,铁粉 使遏蓝菜籽、独行菜籽、油菜籽的活化能降低,且对油菜籽的催化效果最明显; 铁粉使诸葛菜籽的活化能升高;用ozawa法、kissinger法计算种籽活化能在 110150kj/mol之间。 (5)在氮气气氛下,利用石英沙作为流化介质,进行遏蓝菜籽的流化床快 速热解液化实验,发现热解温度为500时,热解油中碳含量高,氧含量少,水 含量低且ph为中性,作为燃料油时油品较好;加入催化剂1%na2co3使得油品粘 度指标降低了30%,提高热解油的品质。 关键词:关键词:生物柴油,遏蓝菜,热解特性,模型,热解油 abstract biodiesel has better properties than that of petroleum diesel such as biodegradable, non-toxic, renewable and essentially free of sulfur and aromatics. the development of feedstock for biodiesel production has received considerable attention in recent years. use of edible oil plants such as canola and corn to produce biodiesel in china is severely hindered in view of higher food price and large demand as food. therefore, non-edible oil plants become very promising alternative feedstock for biodiesel production. in this study, non-edible se eds of brassicaceae familyfield pennycress, lepidium apetalum, orychophragmus violaceu, are selected as the research object, which includes relatively high oil content and stronger tolerance of fallow lands; because rapeseed production of biodiesel technology in the usa and eu is mature, rapeseed is mostly selected only for comparison. this study uses thermogravimetricanalyzer and fluidized bed to analyze pyrolysis characteristics and liquids (pyrolysis oil) from proteinaceous seeds, the main work and results of four kinds of mustard family plants are as follows: (1) based the fatty acid (fa) selection criteria of biodiesel feedstock employed in the current study, the fa compositions of crude vegetable oils of 4 species of mustard family plants are analyzed, we find field pennycress can be selected for further investigation because of similar fa profile of rapeseed oil, but lepidium apetalum and orychophragmus violaceus are chosen for further studyas an antagonist to these limits. (2) proximate analysis, ultimate analysis and hhv of seeds are obtained by expeiments to provide basis data for pyrolysis characteristics study; recovery of iron powder is investigated from industrial solid waste, has been used as catalyst mainly to favour biomass cracking reactions, since -fe2o3 is its main component, the results show the content of catalytic components -fe2o3, fe3o4, tio2 and ti. (3) non-isothermal kinetic experiments are carried out using a thermogravimetric analyzer (tga) with n2 for thermal degradation of seeds and seeds/iron powder, the result shows: the decomposition processes of four kinds of proteinaceous seeds appear one obvious stage; in the presence of iron powder, the main dtg peaks of these occur at 515 lower than before, and iron powder has a great influence on rapeseed compared with other seeds; the main dtg peak of orychophragmus violaceus seed occurs at 6 higher than before, which iron powder could hinder its decomposition. (4) the coats-redfern, ozawa and kissinger methods determine the kinetics parameters on thermal degradation, the results show: an apparent activation energy e of 3555 kj/mol is obtained for the selected seeds by coats-redfern method, in the presence of iron powder, e of seeds of field pennycress, lepidium apetalum and brassica campestris obviously decreases, especially rapeseed, the decreased degree is the largest; e of orychophragmus violaceus seed increases a little;e of 110150 kj/mol is obtained by ozawa and kissinger methods. (5) we carried out fast pyrolysis of pennycress seeds in a fluidized-bed reactor in a quartz sand medium fluidized with nitrogen, with pyrolysis oil collected at a condensation,and at the pyrolysis temperature of 500, not only can high-carbon, high-energy liquid fuel intermediates of pyrolysis oil be produced but also these liquids are low-oxygen, low water content, neutral acidity. in the present of a catalyst na2co3(1 wt%), viscosity index of oil can be reduce by 30%, improving the pyrolytic oil quality. key words: biodiesel, field pennycress, pyrolysis characteristics, model, pyrolytic oil 目 录 目 录 . 1 第一章 绪论 . 1 1.1 生物柴油概述 . 1 1.1.1 生物柴油的优缺点及实际应用问题 . 1 1.1.2 国内外生物柴油的工业发展现状 . 3 1.2 生物柴油制备方法和原料选择 . 4 1.2.1 生物柴油制备方法的选择. 4 1.2.2 生物柴油原料的选择 . 5 1.2.3 十字花科植物原料的优势. 6 1.3 生物质热解特性的实验研究现状 . 7 1.3.1 在热天平上热解特性研究. 7 1.3.2 在固定床或流化床上热解特性研究 . 8 1.4 课题研究内容和方法 . 10 第二章 实验样品的选择和分析 . 11 2.1 四种十字花科植物的分类及特征 . 11 2.1.1 遏蓝菜的分类及特征 . 11 2.1.2 独行菜分类及特征 . 12 2.1.3 诸葛菜的分类及特征 . 12 2.1.4 油菜的分类及特征 . 13 2.2 四种十字花科植物的种籽油的脂肪酸组成 . 14 2.3 种籽元素分析、工业分析及发热量 . 17 2.3.1 元素分析结果及讨论 . 17 2.3.2 工业分析和发热量结果及讨论 . 18 2.4 催化剂铁粉的来源和成分组成 . 19 2.5 本章小结 . 21 第三章 种籽的热解特性实验研究和动力学参数计算 . 23 3.1 热解实验设备和实验方法 . 23 3.2 四种种籽的热解特性研究 . 25 3.3 铁粉催化热解四种种籽的特性研究 . 30 3.3.1 铁粉热解特性研究 . 30 3.3.2 四种种籽/铁粉热解特性研究 . 31 3.4 种籽热解残余物的性状影响 . 34 3.5 传统热解动力学计算 . 34 3.5.1coats-redfern 法67 . 35 3.5.2 ozawa 法68 . 38 3.5.3 kissinger method 法69 . 41 3.5.4 几种动力学模型处理结果的比较 . 42 3.6 本章小结 . 43 第四章 快速热解遏蓝菜籽及生物油特性研究 . 45 4.1 实验装置及分析方法 . 45 4.1.1 实验装置 . 45 4.1.2 实验条件及过程 . 46 4.2 热解实验结果及分析 . 47 4.3 本章小结 . 50 第五章 结论和建议 . 51 5.1 主要研究结论 . 51 5.2 论文创新点 . 52 5.3 进一步工作的建议 . 53 参考文献 . 54 发表论文和参加科研情况说明 . 59 致谢 . 60 第一章 绪论 1 第一章 绪论 能源危机是本世纪中叶人类即将面临的巨大挑战, 而我国石油资源人均储量 仅为世界的 12%, 随着工业经济的高速增长, 石油资源日趋紧缺加上国际油价一 路飙升等问题, 严重制约我国的现代化工业的发展。 与此同时, 与化石燃料相比, 生物柴油却表现出良好优越性。 但是, 以粮油作物为原料生产生物柴油, 存在 “与 人争粮”的问题,从而引起的粮食危机。发展非粮能源植物,扩大生物柴油原料 供应,有利于调整农业结构、降低生产成本、保护环境,减少对石油资源的过分 依赖,从而实现能源多元化战略。因此,对十字花科属植物产生的非食用植物油 应用于生物柴油的研究,将更具有现实意义。 1.1 生物柴油概述 生物柴油是以食用和非食用植物油、动物油脂以及废弃生物质类为主要原 料,生成的一种可再生燃料1。由于植物生长过程中所吸收的二氧化碳远远大于 其燃烧时的排放, 因此, 生物柴油的应用推广将有利于改善全球变暖的环境问题, 从而更好地履行哥本哈根协议和“十二五”规划中减轻地球温室效应的承诺。 1.1.1 生物柴油的优缺点及实际应用问题 生物柴油中硫含量较低, 使得在燃烧排放物中二氧化硫和硫化物与常规柴油 相比可减少约 30%; 氧含量较高使得燃料燃烧充分, 降低排放气体中颗粒物的含 量,一氧化碳和二氧化碳的排放减少约 10%;不含芳香族烷烃,使得有毒气体的 含量降低2-5。生物柴油的优良性能使得其废气排放指标,不仅满足欧洲 ii 号标 准6,而且满足 2012 年 6 月颁布实施的更严格的欧洲号排放标准。除此以外, 生物柴油具有以下优点6,7:较好的低温发动机启动性能;较好的润滑性能;较 好的安全性能;良好的燃料性能;可再生能源;能与石化柴油混合使用;生物降 解性高。 但具有上述优点的同时,它也包括以下缺点7:粘度比石化柴油高许多,影 响它在喷射时的雾化,需要改进燃料喷射系统;由于高的含氧量,造成燃烧后尾 气含有较高的 nox;油分子中含有不稳定的双键,氧化稳定性比柴油的较差,在 存储或油路中发生聚合反应形成大分子胶状物质; 原料脂肪酸组成对生物柴油的 第一章 绪论 2 性质影响较大,如果原料中饱和脂肪酸(如棕榈酸或硬脂酸)含量较高,则生成 生物柴油的低温流动性可能较差,如果原料中多元不饱和脂肪酸(亚油酸或亚麻 酸)含量较高,则生成生物柴油氧化安定性可能较差,这些问题都需要加入相应 的添加剂来解决;原植物油低 ph 值会导致管路系统腐蚀,必须进行二次处理, 导致成本增加等问题;生物柴油的生产过程还不够标准化,除欧盟或美国规定的 标准外的生物柴油可能导致腐蚀,燃料系统堵塞,密封失败,过滤器堵塞,喷射 泵的碳沉积等问题;与使用标准柴油燃料的发动机相比,生物柴油的使用可能导 致发动机润滑油的稀释,需要频繁更换润滑油;解决生物柴油使用引起的问题需 要更改注油的基础部件,这将增加成分费用。 表表1-1 生物柴油生物柴油用于柴油引擎用于柴油引擎出现的出现的问题问题、原因原因和和潜在潜在的的解决解决方案方案8 问题 可能的原因 潜在解决方案 短期的寒冷天 气, 堵塞胶结喷 油器和过滤器 植物油的高黏度,低烷值,和低闪 点;含有天然胶(磷脂)灰分; 在喷射前预热;化学方法改变燃料成 为脂类;部分提纯油出去胶类;过滤 器; 发动机爆震 较低的十六烷值;不正确的喷射时 间; 调节喷射时间;使用高压缩的发动 机;在喷射前预热;化学方法改变燃 料成为脂类; 在发动机的活 塞和上部的长 期粘结 高粘度;燃料的不完全燃烧;低负 荷时差的燃烧; 在喷射前预热;当出现部分负荷时换 挡;化学方法改变燃料成为脂类; 在发动机的活 塞和上部的碳 沉积 高粘度;燃料的不完全燃烧;低负 荷时差的燃烧; 在喷射前预热;当出现部分负荷时换 挡;化学方法改变燃料成为脂类; 发动机的过度 磨损 高粘度;燃料的不完全燃烧;低负 荷时差的燃烧;可能是存在游离脂 肪酸造成的;植物油的漏气造成稀 释润滑油; 在喷射前预热;当出现部分负荷时换 挡;化学方法改变燃料成为脂类;增 加换机油次数;在车用机油里加添剂 来阻止氧化; 由于聚合作用 导致发动机润 滑油流动失败 曲轴箱里植物油的漏气导致多元 未饱和酸的聚集,到了一定程度发 生聚合反应; 在喷射前预热;化学方法改变燃料成 为脂类;增加换机油次数;在车用机 油里加添剂来阻止氧化; 表1-1列出生物柴油用于柴油引擎出现的问题、原因和潜在的解决方案。可 以看出,生物柴油应用时出现的实际问题大多部分都是高粘度引起的。植物油的 高黏度(比柴油大约高11-17倍)、低挥发性和燃烧不完全,造成在燃料喷射器 第一章 绪论 3 和发动机的底部沉积,降低粘度已成为生物柴油发展的首要任务。生物柴油的降 粘方法包括以下几种:稀释、微乳化、热解、酯交换反应、和原位催化裂解等7。 了解植物油中脂肪酸结构特性对粘度的影响是降低粘度研究的基本要求。 研 究表明,植物油的粘度高低归因于其化学结构特性的不同9-12。影响生物油的脂 肪酸结构特性主要包括: 链长、 不饱和度、 链的分支和含氧量等9,10。 hoekmana10 对若干种单一的脂肪酸脂的粘度进行比较显示,粘度将随着链长(分子数目) 而增加。当碳原子数超过一定数目时,脂肪族烃粘度增加的幅度要变小。不饱和 脂肪化合物的粘度很大程度上依赖于双键本身的性质和数目, 而双键的位置影响 较小,单个双键的出现可能会增加粘度,两或三个双键的出现则可能导致粘度的 降低,含氧量可能导致粘度的增加11。knothe12研究在c10化合物的基础上,通 过 变 动 氧 族 基 团 结 构 , 给 出 了 氧 族 基 团 对 粘 度 的 影 响 如 下 : cooh=cohcooch3=c=ococ不含氧的分子。这些研究尽管给出了 粘度的某些规律,但还是基于单体脂肪酸或单体脂肪酸的混合物,或者是某种特 定的化合物。 而生物油成分极其复杂, 影响生物柴油粘度的机制和机理还未可知。 1.1.2 国内外生物柴油的工业发展现状 美国是以大豆为主要原料的国家,2009 年美国生物柴油生产量占世界生物 柴油总量的 17.7,2011 年生产量达到 115 万吨,据估计 2016 年能达到 330 万 吨13。欧盟是全球生物柴油的主要生产地,以德国为典型代表。德国在 2004 年 法律规定石油柴油中必须加 5%的生物柴油, 已有 1717 个生物柴油加油站, 2005 年德国公众加油站能够提供 10%的生物柴油, 目前至今德国每年消费生物柴油约 110 万吨, 占世界总消费量近一半14。 日本以废食用油为原料, 同欧洲国家一样, 对生物柴油采取零税率的政策15。 巴西运用农业方面的优势, 其主要原料是蓖麻 油和棕榈油,2004 年巴西政府在生物柴油的临时法令规定必须在矿物柴油中掺 加 2%的生物柴油,到 2012 年增加至 5%16。 相比西方国家,我国对生物柴油的基础性研究起步较晚,2001 年海南正和 生物能源有限公司建成生物柴油试验厂,成为我国生物柴油产业化的标志。为了 规范生物柴油产品市场,我国正式实施柴油机燃料调合用生物柴油(bd100) 国家标准 (2007 年) 和 生物柴油调合燃料(b5)国家标准 (gb/t251992010) 。 国家发改委在可再生能源中长期发展规划中指出:2020 年生物柴油年利用 量达到 200 万吨,可替代约 1000 万吨成品油。由于我国人口众多,人均耕地面 积少,将食用植物油用于生物柴油燃料生产是不现实的。在各地的荒山、滩涂和 盐碱地等非耕地上开发种植含油率高、易于大规模种植的非食用油料植物,才是 我国生物柴油的发展方向16。 第一章 绪论 4 1.2 生物柴油制备方法和原料选择 生物柴油若以一种有效的可持续的方式生产, 再加上政府给出的一些免责条 款,生产成本可能会比从化石燃料获取的低,这将会有巨大的经济和社会利益, 例如创造就业机会、充分利用剩余农业土地资源、增加经济效益大于粮食作物种 植能源作物的机会成本、提高农民收入等。以下讨论生物柴油制备方法和原料选 择,以及十字花科属植物作为生物柴油原料的优势。 1.2.1 生物柴油制备方法的选择 目前来讲,生产生物柴油的方法有以下几种:稀释、热解、微乳化、和酯交 换反应等17,18, 以上方法均需要通过冷压或冷榨的机械方法将种籽中的植物油提 取, 再对原植物油进行上述方法处理。 但是, 采用手动冲压机 (提取种籽油的68 80%)或螺旋压榨机(提取种籽油的6065%)提取植物油时,造成部分的油留 在油饼,对种籽油利用率不高19。与此同时,上述四种方法也存在不同程度上的 缺点:稀释或微乳化能降低粘度,但仍存在发动机的性能问题,如喷油器结焦和 大量碳沉积;酯交换反应目前应用较广,但它是一种生物油的品质升级技术,工 艺复杂,所用醇必须过量,后续工艺应有醇回收装置及洗涤装置,此外油中的不 饱和脂肪酸在高温下容易变质,甚至会出现凝胶、产物色泽变深等现象17,且存 在二次投资问题。表1-2为生产生物柴油的四种方法优缺点对比。 表表1-2 生产生产生生物柴油的四种方法优缺点物柴油的四种方法优缺点对对比比17,18 优点 缺点 稀释 操作简单;着火点下降;积碳 量减少;能改善燃料性能; 高粘度;差的挥发性和稳定性;仍不能满足柴油机 对燃料的要求; 热解 操作简单; 原料利用充分; 无污染; 设备昂贵,产物难于控制;热解后植物油中有利于 燃烧的氧以二氧化碳的形式损失掉; 产物中不饱和 烃含量较高; 微乳 化 粘度降低; 雾化性能改善有助于燃烧; 十六烷值降低;存在乳化液储存稳定问题; 长时间使用存在积炭、结焦和润滑油稀释等问题; 酯基 转移 作用 燃料的特性接近柴油; 高的转 化效率;低成本;适合工业化 生产; 要求游离脂肪酸和水成分(对于底层的催化剂); 由于产品必须中和洗涤造成污染; 有副反应;反应产品分离困难; 而快速热解生物质生成高品质的液体产物(热解油),是最近几年刚兴起的 一种生产生物柴油的新方法, 并且越来越显示出其经济易行的特点20。 此方法与 第一章 绪论 5 催化剂结合即催化热解方法,通过一步原位催化升级油品质(温度范围在 450 550),不再进行油品二次升级,便能得到高产率高品质的液化燃料。通过热 解获取的燃料油存在粘度大、腐蚀性强、不稳定和化学成分复杂等问题。因此, 可用催化热解来提高热解油的品质,如除氧、增加热值、降低粘度等。据研究表 明21,碱性催化剂如 na2co3和 k2co3能降低在热解过程羧酸和醛酸的生成,从 而降低腐蚀作用,提高低温流动性。 贵金属和金属氧化物用于催化热解生物质比较受欢迎22。但是,贵金属 价格比较昂贵,稳定性差,易烧结,易挥发,和有毒性。金属氧化物的活性 比贵金属稍差,但便宜的价格从经济方面让人们比较满意,很多研究者使用 hzsm-5、al2o3、al2o3/b2o3、na2co3、naoh、nacl、na2sio3、tio2、fe/cr 等催化剂对热解油提高品位,尽管使用催化剂会导致热解油的产量的减少21-25。 近几年,研究者发现使用含有催化活性的金属氧化物的工业废料,作为工业催化 剂的一种代替物,有助于降低相关催化剂的成本。本课题选用的“铁粉”是一种 工业废料,其中含有催化活性部分 fe2o3和 tio2,以及金属物质如 ti 等,研究 其催化热解的特性。 1.2.2 生物柴油原料的选择 目前,生物柴油的原料可分为四类:可食用植物油:油菜、大豆、花生、 向日葵、棕榈油和椰子油等;非食用植物油:麻疯树种籽、卡兰贾树油、芒果 种籽油、 藻类和盐生植物、 十字花科植物如野生遏蓝菜等; 废油或可收回的油; 动物油脂。生产生物柴油的成本构成如图1-1,原料费用占在总成本的比重最 大,约为75%17。 油料原料投 入 75% 化学原料投 入 12% 贬值 7% 劳动力投入 3% 其它能源投 入 3% 图图 1-1 生物柴油的成本构成生物柴油的成本构成 选择植物原料需要首先考虑以下问题:是否当地气候条件,实现高产稳产, 是否在种植过程中不会引起土地资源紧缺以及其他农作物价格上涨等问题26。 除 此以外,植物原料尽可能满足生物柴油商业化的两个要求:低的生产成本和大范 第一章 绪论 6 围的生产。在比较不同种植原料时,含油量和每公顷的产量是重要的考虑参数, 但是其它的一些因素也很重要,比如土地的适用性;耕种的风俗习惯;能量的供 应和平衡;温室气体的排放;杀虫剂的投入;水土流失和生产力;生物多样性损 失的比重;后勤费用(运输和储存);考虑副产品在内的原料的直接经济价值; 就业机会的造成;水的需要量和水资源的可利用量17,27,28。 由于食用植物油商品价格过高,且存在与人争粮的问题,很多的食用植物油 商品在很多国家被禁止用于生物柴油的原料。另外,即使现有全部可用的植物油 全部用于生物柴油生产,就目前的燃料消费水平来说也远远不够。因此,可替代 原料选择必须转向非食用油料植物17,26。寻求种籽含油率高、生长周期短、产量 稳定的原料是目前生物柴油研究的重点。 1.2.3 十字花科植物原料的优势 十字花科属植物包含有经济价值的许多蔬菜和油料作物, 少数供药用、 观 赏和作饲料,如油菜、遏蓝菜、独行菜、诸葛菜等29。油菜本身属于十字花科 属植物,随着其生产生物柴油已经在欧盟国家得到成功的推广应用,其它十字花 科属植物也引起了国内外研究者的注意。在我国,油菜是重要的油料作物,每年 需要进口大量的油菜籽用于食用,2008年6月在“世界粮食安全与气候变化和生 物能源的挑战高级别会议上,中国明确表明将严格控制用油菜和玉米等粮油作 物生产生物燃料。因此,本课题选用三种十字花科植物籽遏蓝菜籽、独行菜 籽、诸葛菜籽为生物柴油的原料,分析原料优势和热解特性,由于文献中有大量 关于油菜籽热解特性研究,且以它为原料生产生物柴油技术比较成熟,选用油菜 籽只作为对比参照。 遏蓝菜、独行菜、诸葛菜都是野生十字花科植物,种籽含油量大,都不是主 要的食物链,种植需要水分比油菜少,适合于半干旱干旱,甚至高寒盐碱地带, 这符合我国发展生物柴油“不与人争粮、不与粮争地”的原则。目前,遏蓝菜籽 和独行菜籽主要用在中药药材方面,而诸葛菜用于花卉观赏30-32。与秸秆、稻壳 等纤维素类生物质原料相比,遏蓝菜籽、独行菜籽、诸葛菜籽的最大特点是较高 的蛋白质含量,原料蛋白质成分将影响热解过程的脱氧作用,导致其热解油具有 中性ph值和低的总酸值33。 尤其是最近几年,遏蓝菜籽油在生物柴油的发展引起国外研究者的关注。 moser34将野生遏蓝菜属(遏蓝菜)作为一种生产生物柴油的原料进行评估,通 过标准的酯交换方法,60 c甲醇和钠甲醇盐为催化剂,乙醇对油的摩尔比为6:1, 可获得生物柴油质量分数为82wt%;酸催化的预处理能减少遏蓝菜油的酸值,获 得的甲酯(生物柴油)显示高的十六烷值为59.8,和极好的低温特性,并已经证 第一章 绪论 7 实浊点、倾点、冷滤点分别为-10、-18、-17 c;它的运动粘度和抗氧化性为 5.24mm2/s (40 c)和4.4h (110 c);其它的燃料特性如酸值、不稳定性、游离甘油 含量、表面张力、以及硫磺和磷的成分,根据生物柴油标准(如astm d6751和 en14214)进行讨论和确定,研究表明野生遏蓝菜种子油可作为生物柴油生产的 可接受原料。baoteng35报导了在相同条件下,遏蓝菜籽热解油的粘度远低于秸 秆、稻壳等纤维素类生物油的粘度,且ph值趋于中性;快速热解脱脂遏蓝菜籽 生产出稳定的高碳低氧含量的高品位中间能源产物,处理后能作为航天燃料使 用。 遏蓝菜籽的高产量、高含油量、高蛋白质含量、淡季耕种的适应性和与油菜 籽脂肪酸组成类似,都使得遏蓝菜成为生物柴油理想的原料来源19,34,35。它是冬 /夏季节作物,可与夏/冬传统农作物如玉米和大豆种植于休耕的土地上,不需要 额外的土地;需要较少的农业输入(化肥,杀虫剂,水);并不是主要的食物链, 与现存的耕地基础设施也相兼容,和较高的油含量(36%),脱油脂的遏蓝菜籽 油饼有毒性,且由于含有高芥子甙成分不能作为动物饲料34,35,满足大多数选择 原料的原则。 1.3 生物质热解特性的实验研究现状 对生物质热解特性的实验研究,按实验装置分为两个大类:热天平:热重 法36-42(thermogravimetric analysis tga)分析能得到的热失重/微分失重曲线 (tg/dtg) ,反映出热稳定区间、分解程度、失重量、起始反应温度、峰顶温 度和反应终止温度等信息,进一步了解原料组成、热稳定性、生成产物;在热分 析数据的基础上,计算得到反应过程的动力学参数。固定床或流化床 22-25,35,43-45:分析热解温度、加热速度、颗粒大小、气流对生物油的产量和成分 的影响,并使用元素分析仪、ftir、和 h-核磁共振(h-nmr)检测在最优条件 下获得液体产物的特性。 植物种籽属于生物质类,对生物质的热重法分析、流化床热解液化以及催化 热解的文献较多,但是对十字花科植物种籽(如油菜籽、遏蓝菜籽、独行菜籽、 诸葛菜籽等)类的热解液化及“铁粉”催化热解的文献较少。因此,我们研究时 参考生物质和其它种籽类热解液化分析,如红毛丹种籽、橙子籽、柠檬籽、葡萄 籽、亚麻荠籽、小茴香种籽滤饼等;参考其它催化剂,如活性氧化铝、hzsm5、 k2co3、sno2、红泥、斜发沸石、氧化硼、海泡石等。 1.3.1 在热天平上热解特性研究 第一章 绪论 8 haykiri-acma36在n2气氛和不同的升温速度(5、10、20、30、 40、50/min) 条件下热解油菜籽,分析不同升温速度下的热解特性以及它对峰形状的影响,并 采用coatsredfern计算油菜籽热解动力学参数。culcuoglu37在n2气氛下升温速 率为10和25/min的条件下热解油菜饼,发现存在2个明显的峰,并计算油菜饼 的动力学参数。 董优雅38以油菜籽粕生物质为原料, 研究不同加热速率下的热解 过程和它对产物产出率的影响,对热解产物中不凝气体的成分进行分析,认为当 加热速率为46/min时,油菜籽粕的三种热解产物量(热解残渣、冷凝液体和 不凝气产率)均可以达到较理想的效果。 solis-fuentes39对红毛丹种籽分别在空气和氮气气氛下,升温速率为 10/min 条件下进行热解实验,在 n2气氛下发现两个峰(281 和 409),而在空 气气氛下出现三个峰(278.8、399.6 和 512.6) 。duman40对樱桃籽(含油量为 27%)和种子壳(占整个种子的 70%) ,在 n2气氛下,升温速率为 4/min 条件下 进行热解实验,结果表明
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 护士护理业务查房:提升技能与优化护理实践
- 四川应用技术职业学院《开发基础》2023-2024学年第二学期期末试卷
- 江苏省宜兴市丁蜀区重点名校2024-2025学年初三下学期3月10日周中测数学试题试卷含解析
- 云南师范大学《产品U界面设计》2023-2024学年第二学期期末试卷
- 浙江省龙游第二高级中学2025届高三一轮第五次阶段性过关物理试题试卷含解析
- 浙江宇翔职业技术学院《金融综合实训》2023-2024学年第二学期期末试卷
- 山西林业职业技术学院《冶金资源工程》2023-2024学年第二学期期末试卷
- 云南医药健康职业学院《寄生虫学及检验》2023-2024学年第二学期期末试卷
- 中国科学技术大学《运动技能学习与控制》2023-2024学年第二学期期末试卷
- 内江师范学院《工程软件应用》2023-2024学年第二学期期末试卷
- 2017年10月自考00015英语二试卷及答案
- 国开电大《工程数学(本)》形成性考核作业5答案
- 民间非营利组织会计制度分解
- LS/T 1201-2020磷化氢熏蒸技术规程
- JJF 1503-2015电容薄膜真空计校准规范
- GB/T 5597-1999固体电介质微波复介电常数的测试方法
- GB/T 11349.3-1992机械导纳的试验确定冲击激励法
- GB 15578-2008电阻焊机的安全要求
- 新疆旅游景点大全课件
- 《政治学原理》课件
- 【高效管理】团队建设-如何迈向高绩效团队课件
评论
0/150
提交评论