【摘 要】
:
作为竹材废料慢速热解制炭工艺的副产品,慢速热解生物油(产率约30 wt.%)因其含水多、含氧量高、酸性强、热值低等特点,难以得到有效利用。其虽可经催化提质改性制备高品位燃料,但存在催化剂结焦严重、目标产物收率低等挑战。生物油的化学组成丰富,且富含利用价值较高的含氧化合物,具有分离制取高值含氧化学品的潜力。然而生物油中单一化合物含量较低,采用传统的精细分离手段制备高纯度的单一化学品存在能耗高、经济性
论文部分内容阅读
作为竹材废料慢速热解制炭工艺的副产品,慢速热解生物油(产率约30 wt.%)因其含水多、含氧量高、酸性强、热值低等特点,难以得到有效利用。其虽可经催化提质改性制备高品位燃料,但存在催化剂结焦严重、目标产物收率低等挑战。生物油的化学组成丰富,且富含利用价值较高的含氧化合物,具有分离制取高值含氧化学品的潜力。然而生物油中单一化合物含量较低,采用传统的精细分离手段制备高纯度的单一化学品存在能耗高、经济性差的缺陷。本文立足于热解生物油的特性,以族类化合物为目标产物构建分离手段,并根据其理化性质针对性设计利用路线,最终构建了生物油分级分质利用的技术路径。具体而言,首先将生物油进行蒸馏切割得到分子量不同的组分,轻质组分拟用于制备烃类燃料,本研究重点关注中质组分和重质组分的转化利用。中质组分进一步耦合多种分离手段进行细化切割,以制取多元酚类混合物用作生物柴油抗氧化剂,重质组分则用于制备高性能生物沥青。生物油中质组分经减压蒸馏进一步切割分离为六组馏分,同时分析比较了来自重质组分的两组馏分。生物油馏分中的酚类化合物含量丰富,最高可达85.84%。特定馏分展现出强抗氧化性,275~300℃馏分最高将生物柴油的氧化诱导时间提升了25.85倍,抗氧化效果超过常见商业抗氧化剂。馏分中的酸类化合物具有明显抑制抗氧化的作用,而酚类化合物抗氧化性良好,且酚类类型相比其浓度含量对抗氧化效果的影响更大。一般而言,多羟基苯酚抗氧化性优于单羟基苯酚;苯环上的甲基、甲氧基以及更长的烷基侧链有利于增强抗氧化性。馏分的理论诱导时间与测试诱导时间相关性良好,在多种化合物混合体系中,各化合物基本保持了其自身对抗氧化性的贡献,存在较小的相互影响的可能。进一步耦合蒸馏和萃取手段得到的多元酚类混合物的酚类含量提高至87.11%,同样具有强抗氧化性。生物油重质组分粘度高、分子量大,具有替代石油沥青的潜力。重质组分分别以6%和12%的质量比例改性石油沥青,制备了生物沥青;同时对比探究了生物油中质馏分改性生物沥青。生物沥青经老化机制模拟了不同使用阶段沥青的实际状态。生物油和石油沥青之间没有发生明显的化学反应。生物沥青具有和石油沥青相似的热流变简单行为,且其低温抗脆裂性能、中温抗疲劳性能均优于石油沥青。重质组分改性生物沥青在高温下也展现出良好的形变回复能力。重质组分改性生物沥青不仅明显改善了高、中、低温路用性能,同时通过抑制老化过程中沥青亚砜基的形成,有效提高了其抗老化水平。最后,对本研究构建的生物油分级利用技术路径进行了经济性分析,计算了该技术商业化所对应的固定资产投资和运营成本,分析比较了净现值、内部收益率、最低销售价格,证实了该生物油分级分离利用路径在经济上具备较好的可行性,指导了生物油分级利用技术的进一步发展,为该生物油利用路径的落地应用提供了有益的参考。
其他文献
为了降低燃烧过程中氮氧化物NOX等污染物的排放,实现清洁低碳的能源发展目标,将贫燃预混技术应用在燃气轮机等燃烧设备中是行之有效的手段。但由于其技术特点可能导致燃烧不稳定现象的发生从而引起燃烧系统被破坏,燃烧不稳定特性成为目前燃烧领域的一个热点问题,尤其是在燃气轮机和内燃机领域。目前对于燃烧不稳定的研究,主要手段是通过采集火焰的关键信号数据,并利用时频分析的方法进行研究。因此本文研究外部主动扰动作用
农村精神文明建设是实施乡村振兴战略的重中之重,也是农业农村现代化的具体体现。经过十几年的农村改革发展,农村精神文明面貌发生巨大改变,但同时也存在着众多短板。该文在对精神文明建设的内涵要旨和必要性进行系统阐释的基础上,厘清当前农村精神文明建设面临的现实困囿,从而结合新时代农村发展实际提出其化解路径,从“无形”与“有形”等多个维度探析推动新时代农村精神文明建设,为全面实施乡村振兴宏伟战略和实现农业农村
我国垃圾分类收集政策推广后,产生了大量厨余垃圾需资源化处理。采用合适的方法进行评估,以选择更环保节能的厨余垃圾处置利用技术是解决城市生活垃圾问题的关键。本研究选取我国应用典型的4类厨余垃圾处置利用技术:焚烧发电、厌氧发酵(发酵产生的沼渣可分为焚烧、堆肥或填埋3种处置方式)、好氧堆肥(包括阳光房堆肥及机器成肥)及填埋。基于生命周期思想建立厨余垃圾处置利用过程的综合评价模型,且所有数据均来自厨余垃圾处
在“碳达峰”和“碳中和”的背景下,寻求适用于制冷系统的新一代低温室效应工质的候选工质显得愈发重要。以R290、R32为代表的新一代工质具有优良的热力性能与环保特性,但具有可燃性,在实际使用中一旦发生泄漏,会造成无法估量的严重后果,导致它们在普及推广中存在较大的阻力,发展受限。在目前的制冷系统泄漏研究中,存在泄漏方式与实际情形不匹配、没有考虑泄漏与系统运行耦合等问题。为此,本文选取了更接近实际情况的
随着科学技术的不断发展,在各种领域例如航空航天、生物医疗等对流场信息的要求越来越高,激光多普勒测量技术作为一门经典的流场测量技术拥有极大的科研需求,但目前国外成型的仪器设备价格昂贵,维修难度极大,而国内对于这种测量技术的需求却只增不减。国外仪器成本高昂,本文为发展一种低成本的激光多普勒测速系统而对多普勒测量技术进行了实验研究,并设计加工制成了初步的原理样机,主要完成了以下工作:基于光波的多普勒原理
随着社会经济的不断发展和城市化进程的持续推进,以热电联产和区域锅炉房为主的集中供暖模式在我国北方地区的应用规模不断扩大。面向“双碳”战略,如何实现集中供暖系统的减碳是一个值得深入研究的课题。电力作为可再生能源利用中的首要二次能源,具有安全、清洁、便捷等优势。随着可再生能源大规模接入下的新型电力系统建设的推进,逐步实施电能替代对于供暖行业低碳转型具有重要意义。基于此,本文提出了一种新型电热互补供暖系
弹簧式安全阀是一种自动类阀,其根据阀内介质压力的变化而进行超压起跳与欠压关闭过程,是设备、装置以及管路系统中实现超压保护功能的最后一道防线。随着我国工业水平的不断提升,弹簧式安全阀的应用工况也愈加严苛。应用于高参数工况下的安全阀一旦出现问题,将引发极其严重的事故,因此蒸汽弹簧式安全阀在投入使用前需要进行严格的热态试验。但由于安全阀热态试验装置搭建难度大、运行维护成本高,所以国内只有少数厂商能进行热
微型设备的发展与广泛使用对供能系统提出更高的要求,基于燃烧的微型动力设备以其高能量密度、结构紧凑、污染小等优势备受关注。航空煤油作为优质碳氢类液体燃料,和气体燃料相比,在储存、运输、安全性和质能密度方面更具优势,有利于动力设备的进一步微型化。研究航空煤油的微尺度催化燃烧特性,对促进基于燃烧的微型设备的发展具有重要意义。但是当前关于碳氢类燃料的催化燃烧主要集中于C1~C4小分子烷烃,对长碳链烷烃的催
随着电子封装技术以及微机械加工技术的不断发展,以IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)为代表的新兴电子设备与机械元件日趋小型化、集成化,机械电子设备的热流密度不断增长,其热管理问题形势日趋严峻。微通道内的流动沸腾换热有着换热能力强、传热系数极高、均温性良好和工质充注量少的优点,是用于IGBT模块较理想的散热方式,加上近年来微加工工艺进步,微细通道的加工成本降
空化是轴流泵中常发生的一种现象,空化具有较强的不稳定性,其发展、脱落常伴有较大的压力脉动,引发泵叶片载荷振荡,导致泵剧烈振动甚至影响系统安全;空泡的大规模脱落、破裂也可能导致泵叶片或壁面材料遭到破坏,严重影响设备运行安全性及使用寿命。在旋转叶轮空化自身具有强不稳定性的基础上,某些轴流式叶轮又在非均匀流场中运转,如弯管后部轴流泵、舵后螺旋桨与泵喷推进器等,其来流的不均匀性导致叶片载荷发生周期性振荡,