生物油的改质与品位提升研究进展.pdfVIP

化 工 进 展 INDUSlRYANDENGD旺．ER烈GPROGRESS ·67· 2008年第27卷增刊 C脏MI(：AL 生物油的改质与品位提升研究进展 王锦江，常杰，范娟 (华南理工大学化学与化工学院，传热强化与过程节能教育部重点实验室，广州510641) 摘要：生物油是生物质通过热裂解得到的一种液体产品，在化石燃料日渐枯竭的今天，有着巨大的应用潜力。 但由于生物油品质无法与传统运输燃料相比，严重限制了生物油应用范围。本文从组成和理化性质方面简单介绍 了生物油，其热值较低，酸性较强，稳定性差，需要对其进行改质提升。常用的生物油改质和品位提升方法有： 催化加氢、催化裂解、催化酯化。重点介绍了上述几种生物油改质方法及其研究进展，并分别做了评价． 关键词：生物油；品质提升；催化加氢；催化裂解；催化酯化 生物油是生物质的一种热裂解液体产品。作为 解而成的大分子组成，连续相具有稳定分散非连续 唯一可以转化为液体燃料的可再生能源，生物质资 相的作用。这种微乳液通过氢键、纳米胶束和微胶 源具有储量大、可再生、可储存、碳循环和清洁等 束之间的相互作用而形成相对稳定的液态产品【7】。 优点。将生物质转化为液体燃料不仅能够弥补化石 燃料的不足，而且有助于保护生态环境。生物质液 硬木热解得到的生物油，提出了一个典型的多相复 化技术11-3]主要包括热裂解、高压液化、超临界萃取杂物理模型，该物理模型由低聚体通过氢键和微胶 和水热提升等技术。生物质热裂解液化是指在完全 束构建而成，主要组分为结焦微粒、蜡分、液态水、 缺氧或有限供氧的条件下，生物质受热直接转化为 多种天然物质的微粒和由重质组分组成的胶束，蜡 以液体成分为主要产品的热解过程。国内外对生物 分由脂肪酸、脂肪醇、甾酮和烃类化合物组成。此 质热裂解制生物油方面的研究已取得了长足的进 外，生物油的组分通常依照其水溶性来区分。杨巧 展，液体产率可以达到70％以上【h钔。以生物质为 利19】利用二氯甲烷对生物油进行液．液萃取混合，通 原料制取生物油作为运输燃料已展现出巨大的应用 过处理后样品分成二氯甲烷层和水层，两层分别用 潜力，但是由于生物油性能难与传统燃料相比，生 孔径0．451ma的滤膜进行过滤，再分别利用GC．MS 物油的相关规格标准尚未形成，其商业化应用受到 分析生物油的化学组成，经谱库检索得到50余种成 了严重的限制。生物油的精制一直以来面临着经济 分，主要为小分子的酸、酚和酮类。 和技术方面的挑战，改质提升将是未来对生物油的 典型的生物油和重油物理性质比较如表l所示。 研究重点之一。本文简单介绍了生物油的性质，重 点阐述了生物油改质提升的方法及其研究进展，并 表l木材热解生物油的典型性能1101 分别作了的评价。 1 生物油的组成和理化性质 生物油由生物质热裂解工艺制取而得，尽管其 具体的化学组分及其含量会随着生物质原料种类、 预处理、热解反应条件和产物收集方法等因素而变 化，但还是存在很多的共性。生物油中碳、氢和氧 含量占99．7％以上【邹，是复杂含氧有机化合物与水 组成的混合物，其化合物种类有数百种之多，几乎 包括所有种类的含氧有机物，如酸、醛、酯、醚、 缩醛、半缩醛、酮醇、酚类等16J。大量研究表明生 物油具有多相结构，可以看成是一种微乳液，其中 连续相是由综纤维素分解而成的水相溶剂和木质素 分解得到的小分子形成，非连续相主要由木质素分 万方数据 ·68· 化 工 进 展 2008年第”卷 生物油由于含水量和含氧量较高，因而热值较 以后，氧含量为32．7％，H／C比率为1．58，氢气消 低，一般在20MJ／kg左右，是标准轻油热值的～半。 耗量较少；第二段采用同样的催化剂，条件为400