金屬鹽催化酯化提升生物油的實驗研究.pdf

1、生物質(zhì)作為一種清潔的可再生能源,各國研究熱點主要集中在生物質(zhì)快速熱解技術(shù)上。熱解液化技術(shù)得到的生物油產(chǎn)率高、可再生、便于儲存和運輸,具有替代傳統(tǒng)化石燃料的潛力。但生物油的物理化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,主要表現(xiàn)為粘稠、穩(wěn)定性差、酸腐蝕性強、化學(xué)組成復(fù)雜等,成為生物油工業(yè)化利用的瓶頸。對生物油進行改質(zhì),提高生物油的品質(zhì)勢在必行,具有重要的應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義。
　　目前生物油主要的改質(zhì)方法中,生物油加氫脫氧、水蒸氣重整制氫的方法成本高,設(shè)備復(fù)雜;

2、利用催化裂解將生物油中含氧有機物轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)組分的方法結(jié)焦率高;乳化方法雖無需過多的化學(xué)轉(zhuǎn)化操作,但成本和能量投入大,而且作為汽車用油,乳化油對發(fā)動機的腐蝕效應(yīng)比較嚴重。
　　針對生物油內(nèi)含有的多種有機羧酸物質(zhì)、羧酸總含量較高(10-20wt％)的特點,本文篩選具有高效酯化活性的固體金屬鹽催化劑,探索酯化生物油改質(zhì)提升的新方法,與傳統(tǒng)改質(zhì)方法相比,提高生物油品質(zhì)的同時,降低了設(shè)備及操作成本。
　　采用金屬鹽作催化劑,以乙酸和乙

3、醇的酯化反應(yīng)為模型反應(yīng),對幾種金屬鹽的酯化活性進行評價,用紅外氣體分析儀分析產(chǎn)物。接著,深入探討酸醇摩爾比、攪拌、反應(yīng)時間等因素對催化劑酯化活性的影響,確定酯化率隨各因素變化而變化的趨勢。
　　用篩選出的酯化活性較高的催化劑NaHSO4·H2O,對生物油催化酯化改質(zhì)進行研究并用GC-MS分析產(chǎn)物。實驗結(jié)果表明,生物油經(jīng)催化酯化改質(zhì)后,酸類物質(zhì)如4-甲基鄰苯二酚、四對甲氧基苯甲酸、松香酸幾乎消失,菲甲酸含量下降63.53%,2-乙氧

4、基-乙酸乙酯含量比改質(zhì)前增加了85%,揮發(fā)性和難揮發(fā)性的有機羧酸轉(zhuǎn)化為酯。探討酸醇比對生物油酯化的影響,發(fā)現(xiàn)醇用量越多,引起酸性的酚類、羧酸類物質(zhì)含量就越少,酯類物質(zhì)生成量越多,這和乙酸、乙醇的模型反應(yīng)變化趨勢是一致的。同時發(fā)現(xiàn),NaHSO4·H2O對生物油酯化的催化活性也較高,并在酯化中起關(guān)鍵作用。生物油改質(zhì)過程中,除發(fā)生酯化反應(yīng),還伴有副反應(yīng)。副反應(yīng)生成的有機酸、酸性催化劑電離出的H+和一些強吸電基團都導(dǎo)致生物油酸性增強。根據(jù)pH值