【摘要】：作為一種重要的可再生能源,水生植物因其光合作用效率高、分布廣、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、生長(zhǎng)周期短等突出特點(diǎn)而日益倍受關(guān)注。水生植物收獲時(shí)含水量較高。因此,采用超(亞)臨界水處理水生植物制備生物燃料有望是一條潛在可行的途徑。論文以高水分水生植物為研究對(duì)象,先進(jìn)行亞臨界水熱液化制取液化油,繼而對(duì)液化油進(jìn)行氫化改質(zhì),脫去其中的氮、硫、氧,最終制備出高品質(zhì)液態(tài)烴燃料。主要研究結(jié)果如下:1.不同水生植物水熱液化及液化油改性提質(zhì)對(duì)比研究首先,采用不銹鋼間歇式反應(yīng)釜對(duì)比了四種微藻(微綠藻、小球藻、螺旋藻、裂殖壺藻)和四種大藻(條滸苔、海帶、浮萍、紫菜)在350°C,1 h條件下的水熱液化行為。結(jié)果顯示,以微藻為原料所得液化油的產(chǎn)率均高于以大藻為原料所得液化油的產(chǎn)率,且微藻原料脂肪含量越高,所得液化油產(chǎn)率越大。其次,采用與水熱液化相同的反應(yīng)釜,以四氫萘為供氫劑,對(duì)比考察了上述8種液化油在400°C、1 MPa初始氦氣壓力、10 wt.%Ru/C反應(yīng)條件下的脫氮、脫硫和脫氧反應(yīng)行為。結(jié)果顯示,微藻液化油改質(zhì)所得改質(zhì)油產(chǎn)率普遍高于大藻液化油改質(zhì)所得改質(zhì)油產(chǎn)率。改質(zhì)油的熱值均高于其相應(yīng)液化油的熱值,而N、S、O的含量均低于其相應(yīng)液化油。在所有改質(zhì)油中,微綠藻液化油改質(zhì)所得改質(zhì)油和條滸苔液化油改質(zhì)所得改質(zhì)油的N、O、S含量較低。2.超臨界水中雙組分催化劑催化微藻預(yù)處理油改性提質(zhì)在400°C和4 h條件下,采用間歇式反應(yīng)釜考察了幾種不同催化劑混合物對(duì)微藻液化油經(jīng)氫化預(yù)處理所得預(yù)處理油的水熱氫化脫氧和脫氮的催化活性。在水熱條件下,絕大多數(shù)雙組分催化劑可抑制積碳的生成。所有雙組分催化劑均表現(xiàn)出非常好的脫氧、脫氮尤其是脫硫活性。其中,Ru/C+Mo2C、Ru/C+Pt/γ-Al2O3和Ru/C+Pt/C分別表現(xiàn)出最好的脫O、脫N和脫S活性,其催化所得改質(zhì)油的O、N、S含量分別為0.1、1.8、和0.065 wt.%。所得改質(zhì)油主要成分為飽和烴,其含量不低于40 wt.%.3.超臨界水中分子篩催化微藻預(yù)處理油水熱改性提質(zhì)首先,在350°C、60 min條件下水熱制備一定量的微藻生物原油;其次,將所得原油在350°C和6 MPa H2條件下預(yù)處理4 h得到微藻預(yù)處理油;最后將預(yù)處理油在400°C、4 h、6 MPa初始H2壓力、10 wt.%分子篩催化劑條件下進(jìn)行水熱(ρH20=0.025 g/cm3)氫化改質(zhì)。實(shí)驗(yàn)選取9種分子篩催化劑,考察其對(duì)改質(zhì)產(chǎn)物分布以及改質(zhì)油性質(zhì)(元素組成和熱值)的影響。研究發(fā)現(xiàn),分子篩種類對(duì)改質(zhì)油產(chǎn)率和性質(zhì)均有不同程度的影響,其中SAPO-11所得改質(zhì)油產(chǎn)率最低為42.4wt.%,而MCM-41所得改質(zhì)油產(chǎn)率最高為54.5 wt.%。相比于無(wú)催化改質(zhì)反應(yīng),所有分子篩催化劑均可促進(jìn)預(yù)處理油的脫N、脫O和脫S,其中HY(5%Na2O)、HY(0.8%Na2O)和HZSM-5(SiO2/Al2O3=25:1)分別表現(xiàn)出了最好的脫N,脫O和脫硫S活性。HZSM-5型分子篩催化所得改質(zhì)油中400°C以下餾分含量最高可達(dá)95.6%。
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK6

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本文編號(hào)：2615841