蒸馏温度对核桃壳生物油馏分组分分布的影响

通过改变蒸馏温度对生物油进行常压蒸馏并将馏分分为油水两相，研究了馏分的组分分布变化。结果表明，在120-300℃随着蒸馏温度的升高，生物油馏出率不断增加；蒸馏温度低于240℃的油相馏分中萘、甲苯等芳烃类化合物和乙酸等羧酸类化合物明显富集，以120℃油相馏分为例，芳烃类和羧酸类化合物的相对含量是生物油原油的13.86倍和3.15倍；当蒸馏温度高于240℃时苯酚、愈创木酚等酚类化合物大量馏出，使得油相馏分的产率明显增加；同时，所获水相馏分中的水分含量皆高于60%，水分的富集效果明显；在馏分中检测到了2-乙基乙酸丁酯和环戊酮等原油中未检测到的组分并且馏分中水分总量高于生物油原油，这些都表明生物油在蒸馏过程中发生了酯化、缩聚等化学反应。通过对油相馏分的组分分布进行分析，发现改变蒸馏温度可以有效富集生物油中的高价值化合物，如苯酚、愈创木酚、4-甲基愈创木酚、4-乙基愈创木酚和4-丙基愈创木酚的相对含量在300℃的油相馏分中分别比生物油提高了109%、160%、84%、53%和444%。     

基于不同萃取剂的生物油常压蒸馏研究

选用乙酸乙酯、二氯甲烷、乙醚和甲苯四种溶剂,分别与生物油按一定质量比混合萃取。将萃取相蒸馏得到的四种油相层与原始生物油进行对比,研究不同萃取剂对生物油萃取-蒸馏后各馏分的产率、水分及高附加值酚类组分变化的影响。结果表明,经萃取-蒸馏后,生物油残渣比例减少,水分含量降低。在四种溶剂中,甲苯萃取率较低,蒸馏后酚类绝对峰面积较小;乙酸乙酯和乙醚萃取效率较高,但两者萃取相蒸馏后酚类含量低;二氯甲烷萃取酚类能力强,其馏分中愈创木酚及其衍生物相对含量为34.11%,比生物油高出15.52%,富集程度高,更有利于后续进一步提纯愈创木酚及其衍生物等高附加值化学品。     

不同蒸馏压力下的生物油分子蒸馏分离特性研究

采用分子蒸馏分离技术对热敏性生物油在不同蒸馏压力下的分离特性进行了研究。经过分子蒸馏分离后,生物油被分离为蒸出馏分油与残留馏分油,蒸出馏分油的得率随着压力的下降而显著增大,在700 Pa时达到了56.50%(质量分数)。在馏分油的物理性质方面,蒸出馏分油富集了生物油内的大部分水分,残留馏分油内水分得到了较好的脱除,其中,700 Pa下残留馏分油的水分含量降至4.20%(质量分数)。结合生物油及馏分油的GC-MS分析结果,对乙酸、苯酚、糠醛以及左旋葡聚糖等生物油内典型化合物在不同蒸馏压力下的分布特性进行了研究,获得了相应化合物在分子蒸馏过程中的富集规律。结合分离因子评估模型对生物油内14种代表化合物的富集特性进行了量化评价。     

精馏系统内真空度对生物油模型化合物蒸馏特性的影响

利用小试精馏装置对生物油模型化合物进行蒸馏实验,通过调节系统的真空度将生物油模型化合物分别在常压和减压状态下进行蒸馏,分析并总结了馏分中各组分的变化规律.结果表明,随着系统内真空度的不断升高,生物油模型化合物的总馏出率不断增加且结焦率不断降低,水分更容易被蒸出,馏分中有机物的初馏温度降低而馏出率增加.因此,增大真空度可...     

酸性离子交换树脂催化酯化改质生物油的研究

以磺酸型离子交换树脂为催化剂, 在模型反应的基础上, 探讨了该催化剂在稻壳裂解油及其轻质馏分的催化酯化改质过程中的活性和效果, 并通过气-质联用仪对酯化前后的生物油进行了成分分析. 结果表明, 酯化过程中采用的催化剂可以方便地分离和循环使用; 生物油中的有机酸顺利地转化为相应的酯类(主要为乙酸乙酯). 通过催化酯化改质后, 两种生物油的理化特性均得到了有效改善, 热值分别由16.80和12.76 MJ/kg提高到20.08和18.33 MJ/kg, 相应提高了19.5%和43.6%; 黏度分别由11.83和1.42 mm²/s, 下降到3.77和1.12 mm²/s; 水分分别为23.7%和28.4%, 流动性明显增强, 理化特性得到了明显提高. 为生物油的精制加工提供了一种有效方法.     

生物质快速热解制备液体燃料

本文回顾了生物质快速热解液化技术的国内外研究现状,重点叙述了初级生物油的化学组成和燃料性质,指出生物油是一种复杂的含氧有机混合物,具有水分含量高、氧含量高、热值低、酸含量高、安定性差和化石燃油不互溶等独特的性质;针对这些性质,介绍了几种常用的生物油精制提炼方法,包括催化裂解、催化加氢、高温热解气过滤、添加助剂、催化酯化、柴油乳化以及制备富氢合成气与费托合成,并分析了各种精制技术发展的关键问题。     

生物质快速热解制备液体燃料

本文回顾了生物质快速热解液化技术的国内外研究现状,重点叙述了初级生物油的化学组成和燃料性质,指出生物油是一种复杂的含氧有机混合物,具有水分含量高、氧含量高、热值低、酸含量高、安定性差和化石燃油不互溶等独特的性质;针对这些性质,介绍了几种常用的生物油精制提炼方法,包括催化裂解、催化加氢、高温热解气过滤、添加助剂、催化酯化、柴油乳化以及制备富氢合成气与费托合成,并分析了各种精制技术发展的关键问题.     

生物质快速热解制备液体燃料

本文回顾了生物质快速热解液化技术的国内外研究现状,重点叙述了初级生物油的化学组成和燃料性质,指出生物油是一种复杂的含氧有机混合物,具有水分含量高、氧含量高、热值低、酸含量高、安定性差和化石燃油不互溶等独特的性质;针对这些性质,介绍了几种常用的生物油精制提炼方法,包括催化裂解、催化加氢、高温热解气过滤、添加助剂、催化酯化、柴油乳化以及制备富氢合成气与费托合成,并分析了各种精制技术发展的关键问题.     

生物油储存稳定性实验研究

对松木和玉米芯快速热解制取的生物油进行储存稳定性实验,经过储存老化后的生物油黏度增大,水分含量和固体颗粒物含量增加,pH值、热值、密度无明显变化。通过GC-MS对储存前后生物油中主要组分进行定量分析表明,生物油经过储存后,羟基丙酮、乙酸、糠醛等主要组分的含量明显下降,而2-甲氧基苯酚、4-甲基-2-甲氧基-苯酚、4-甲基-苯酚的含量有所上升。核磁共振的碳谱分析表明,经过储存后生物油中甲氧基碳和双氧-烷基碳的含量降低,而芳基碳和不饱和碳的含量增大,生物油的芳香度有所提高。     

Characterization and storage stability analysis of bio-oil

对松木和玉米芯快速热解制取的生物油进行储存稳定性实验,经过储存老化后的生物油黏度增大,水分含量和固体颗粒物含量增加,pH值、热值、密度无明显变化.通过GC-MS对储存前后生物油中主要组分进行定量分析表明,生物油经过储存后,羟基丙酮、乙酸、糠醛等主要组分的含量明显下降,而2-甲氧基苯酚、4-甲基-2-甲氧基-苯酚、4-甲基-苯酚的含量有所上升.核磁共振的碳谱分析表明,经过储存后生物油中甲氧基碳和双氧-烷基碳的含量降低,而芳基碳和不饱和碳的含量增大,生物油的芳香度有所提高.     

Essential Quality Attributes of Tangible Bio‐Oils from Catalytic Pyrolysis of Lignocellulosic Biomass

This review covers the characteristics of pyrolysis and catalytic pyrolysis bio‐oils by focusing on the fundamental factors that determine bio‐oil upgradability. The abundant works on the subject of bio‐oil production from lignocellulosic biomass were studied to establish the essential attributes of the bio‐oils for assessment of the oil stability and upgradability. Bio‐oils from catalytic pyrolysis processes relating to catalysts of different compositions and structures are discussed. A general relationship between the higher heating value and the oxygen content in the catalytic pyrolysis oils exists, but this relationship does not apply to the thermal pyrolysis oil. Reporting bio‐oil yield is meaningful only when the oxygen content of the oil is measured because the pyrolytic oil stability is mainly determined by the oxygen content. Isoenergy plot that associates bio‐oil yield with oxygen content is presented and discussed.     

生物油中酚类化合物加氢脱氧催化剂研究进展

随着化石能源日益匮乏,生物质热裂解制备生物油广受关注.然而,生物油中含有大量酚、呋喃、醛、酮等含氧化合物,含氧量高达50%,导致其热值低、化学稳定性差等,因而阻碍了它的广泛应用,必须对其进行加氢脱氧精制降低含氧量.在生物油中众多含氧化合物中,酚羟基氧被认为是最难被脱除的.对酚类含氧化合物加氢脱氧催化剂及反应进行了简单综述,并提出了如何进一步提高催化剂性能的有效方法.     

萃取耦合化学转化法提质生物油油溶相的研究

采用萃取耦合化学转化技术对生物油油溶相进行了提质研究。将稻壳快速裂解油加入适宜水使其自然分为水溶相和油溶相。以正丁醇为萃取剂和转化剂,通过在线萃取将油溶相中的酸、醛、酮等可萃物不断萃取出来,再经酯化、缩醛化反应,转化为相应正丁醇的酯、缩醛和半缩醛等。与生物油直接酯化提质相比,萃取耦合化学转化法可以显著抑制提质过程中的结焦问题,降低了提质油相的含水量和酸值,提高了其热值和可挥发性。此外,还考察了油溶相预氧化和预还原对萃取耦合化学转化提质的影响。结果表明,预氧化后可将油溶相中的醛类转化为酸,再经酯化转化为稳定性好的酯类,提质后的油品水含量低于4%,热值高于30 MJ/kg,酸值低于2 KOH mg/g,并且结焦率为零。     

Phase transport of HCl, HFeCl4, water, and crude oil components in acid-crude oil systems

A model describing the transport of HCl and HFeCl(4) from a water phase to a crude oil phase and subsequent sludge formation is proposed. Crude oil phase transfer compounds (PTCs) that are basic in nature facilitate transport of acid to the crude oil phase. These crude oil PTCs are able to migrate to the acid-oil interface and form acid-base complexes that can return to the oil phase. Once in the crude phase, these protonated compounds have a propensity to form aggregates. Growth of small aggregates into larger aggregates eventually generates a precipitate known as acid-sludge. Under certain conditions the model predicts the amount of acid-sludge formed to be proportional to the acid activity, or acidity function H(0), in the water phase. This relation was confirmed experimentally. Furthermore, the total amount of phase-transported acid is proportional to the base content of the crude oil. In strong HCl formulations containing Fe(3+), the acid HFeCl(4) is formed in small amounts that can be transported to the crude oil phase. In principle, the behavior of HFeCl(4) is similar to that of HCl. It was shown that HCl and HFeCl(4) compete for basic, or receptor, sites and that exchange between these two acids is reversible. The antisludging agent dodecylbenzenesulfonic acid, DBSA, intervenes through the same mechanism; that is, it competes for receptor sites with HCl and HFeCl(4). Exchange between HCl/HFeCl(4) and DBSA was also shown to be reversible.     

Vacuum pyrolysis of intruder plant biomasses

Biomass from three invasive plant species of the Western Karoo region in South Africa, namely Kraalbos, Schotzbos and Asbos, was treated by vacuum pyrolysis. The influence of temperature, pyrolysis time, pressure and initial moisture content on the bio-oil and charcoal yields were investigated. Asbos with the largest ash content, 19.9 wt.%, gave chars with an ash content between 40 wt.% and 44 wt.% making it difficult to use commercially. Vacuum pyrolysis of Kraalbos resulted in producing a biochar with a HHV of 23.0-25.5 MJ/kg and an ash content of 13-19 wt.% which compared favourable with commercial charcoal. The bio-oils from both Kraalbos and Schotzbos showed promise as potential heating oil with a HHV of 21.6-26.9 MJ/kg. The tarry phase contained a number of phenolic compounds that can be separated and shows promise as a feedstock for upgrading. Finally ageing which acts on the lignocellulosic structure of biomasses decreased the charcoal and oil yields from the vacuum pyrolysis of intruder plants.     

压力对塔里木原油四组分热解性能的影响

压力对深层油藏原油热化学过程的影响尚存在较大争议,为研究其在油藏原油热解成气过程中的作用机理,我们在450℃、5~40 MPa压力下对塔里木原油四组分(饱和分、芳香分、胶质和沥青质)进行了封闭体系的热解实验,通过气相色谱(GC)和气相色谱/质谱(GC/MS)分别对原油四组分热解反应的气体产物及饱和分热解过程的液态产物进行了分析。结果表明,在450℃、24 h及不同压力下,沥青质热解产气率高于胶质、芳香分和饱和分;四组分的气相热解产物中,C1的产率明显高于C2~C5组分。增大压力抑制沥青质、胶质及芳香分的热解产气过程而促进饱和分的热解产气过程。随压力的增大,饱和分热解的液态产物的主峰组分碳数先减小,再增大。压力低于20 MPa时,饱和分热解过程中以裂解反应为主;高于30 MPa时,增大压力有利于缩合反应。研究结果可为认识深层油藏原油的稳定程度及天然气的成因提供一定的理论参考。     

白石湖煤液化粗油加氢精制过程硫、氮化合物转化规律

采用实沸点蒸馏仪对白石湖煤液化油进行馏分切割,切取<170℃液化粗油进行加氢精制脱除其中硫、氮化合物,采用硫化学发光气相色谱仪（GC-SCD）、氮化学发光气相色谱仪（GC-NCD）对液化粗油和精制油中硫、氮化合物进行分析表征,研究加氢精制过程硫、氮化合物的转化规律。结果表明,液化粗油中含硫化合物主要是噻吩类化合物和硫醇,经过加氢精制后基本消失,苯并噻酚类化合物脱除比例要低于噻吩类化合物,属于较难脱除含硫化合物。液化粗油中含氮化合物主要是苯胺类化合物,其次是吲哚类化合物,经过加氢精制吲哚类化合物全被脱除,苯胺和喹啉类化合物属于碱性含氮化合物,是精制油中残留的主要含氮化合物,含量达1.61 mg/kg。     

固体酸改质生物油的研究

利用乙酸和乙醇生成乙酸乙酯的酯化反应为模型反应，筛选得到催化活性最好的固体酸催化剂40％SiO2/TiO2SO42－。 在一定的反应条件下，添加固体酸催化剂和溶剂，生物油的品质得到提高，热值提高了50.7％，运动黏度降低到原来的10％，密度降低了22.6％。生物油改质前后的GC MS分析表明，固体酸可以将生物油中含有的有机羧酸转化为酯类，如甲酸酯、乙酸酯等，使生物油中的羧酸组分发生了催化酯化反应，改善了生物油的品质，生物油物理化学性能得到明显的提高。3A分子筛对生物油的脱水作用不显著，对酸性、密度、黏度等方面影响较小。     

马瑞原油在空气和氮气中的热解-氧化性能

低温氧化是注空气采油及原位燃烧采油技术中的重要化学反应,为深入认识原油在有氧环境下复杂热反应过程中的低温氧化特性,我们采用热重/差热分析法(TG/DTA)研究了线性升温和等温条件下马瑞(Merey)原油的热反应行为。 结果表明,Merey原油在空气及线性升温条件下的受热过程分4个阶段:气化段、低温氧化段、热解段和高温氧化段;相邻阶段的物理、化学主导过程的重叠增加了分析原油热反应特征的难度。 升温速率提高,气化段和低温氧化段的终止温度不变;热解段和高温氧化段的终止温度以及热解段的峰温随升温速率的增加而升高。 N₂气与空气下Merey原油的热重/微分热重(TG/DTG)数据对比表明,升温速率越高,空气下的高温氧化段与热解段重叠程度越大,这有利于燃烧但会降低原油采收率。 空气下等温时的TG/DTA结果表明随升温速率增加,升温至300 ℃时的失重率降低,不利于原油轻组分的气化。 反应温度越高,气化过程时间越长,失重分数越大。 Merey原油在低于300℃时低温氧化反应不是主导反应。     

基于Fe负载的HZSM-5催化热解制备生物油实验研究

通过离子交换法制备含2%Fe(质量分数)的HZSM-5催化剂,采用X射线衍射仪(XRD)、激光粒度分析仪以及比表面积及孔径分析仪对催化剂进行表征,并在550℃下进行木屑的催化热解实验。对无催化剂和不同比例催化剂条件下得到的生物油进行GC-MS分析,结果表明,在Fe负载的HZSM-5作用下,生物油产率明显升高(最大增幅7%),轻质组分产率明显升高,重质组分产率略微升高。同时,轻质组分中的酮类、呋喃等含氧化合物含量降低,酚类、酸含量升高;重质组分中的酮类、呋喃类等含氧化合物含量明显降低,酚类、萘类含量明显增多。Fe负载的HZSM-5催化剂对木屑的热解反应有较好的催化效果,加强了对热解初始蒸汽的择形修饰,从而抑制了生物质三组分木质素初始热解产物中的醌类等容易一次或二次结焦物质的生成,孔道结构对蒸汽的二次反应被抑制,产物向较小分子的轻质产物上富集。