固体碱催化裂解光皮树油制备富烃基生物燃料油的研究

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当前我国石油能源工业面临着资源紧缺、对外依存度过高的问题,使得可替代生物燃料的开发变得十分迫切。但原料成本太高、设备要求严格、工艺中废水废气的排放等因素严重制约了生物能源产业的发展。尤其受到食用油脂需求增长及耕地面积减少的影响,近年来原料油脂价格持续走高,供需矛盾日益突出。因此,无论从粮食安全角度,还是从能源战略角度出发,开发木本油料植物资源都具有十分重要的现实意义。本课题选用高含油木本植物光皮树(Cornus wisoniana)果实作为研究对象,并自行开发了一种高效固体碱催化剂,通过催化裂解法制备富烃基生物燃料油,具体研究内容及结果如下:  1、首先采用冷榨法获得光皮树毛油,再经过碱炼等一系列预处理过程,制备出可用于催化裂解反应的油脂原料。分析测定了光皮树精炼油的理化性质为:酸值1.31 mgKOH/g,皂化值199.04 mgKOH/g,热值37.19 KJ/g,粘度值20.3 mm2/s,计算出光皮树油的平均分子量为851。GC分析结果显示,光皮树油所含的主要脂肪酸种类为:棕榈酸C16∶0(5.0%)、亚油酸C18∶2(19.0%)、油酸C18∶1(56.8%)、硬脂酸C18∶0(4.7%)、亚麻酸C18∶3(5.0%)。  2、以CaO作为载体,通过等体积浸渍法制备了负载型的固体碱催化剂KF/CaO。通过SEM、XRD与CO2-TPD等分析手段对制备的固体碱催化剂的形貌、化学组成、结构、碱强度进行了表征,确定催化剂呈多孔结构,比表面积为107±0.5m2/g,碱强度H_=15.0-18.4,经负载后的KF/CaO出现新的物相KCaF3。在此基础上,以裂解反应制备的富烃基生物燃料油产率为评价指标,对KF负载量、催化剂焙烧温度和催化剂焙烧时间等工艺参数进行了优化,得到的最佳制备条件为:KF负载量42.01%、焙烧温度600℃、焙烧时间5h。  3、将所制备的固体碱催化剂KF/CaO用于光皮树油的催化裂解反应,通过液体油产率、固相产率和气相产率的变化来评价催化剂的催化活性。实验考察了催化剂用量、裂解反应温度和反应时间对产物产率的影响,获得最优反应条件为:催化剂用量1.2%、反应温度500℃、反应时间为45 min,在此条件下实测产率可达83.56%。并对制备出的富烃基生物燃料油的燃料性能与成分进行了分析。  综上所述,自制的固体碱催化剂KF/CaO可被用于光皮树油催化裂解制备富烃基生物燃料油,所获得的生物燃料产品富含饱和烃、烯烃等小分子烃类,具有良好的燃料性能。通过本课题的研究,为今后光皮树油的能源化利用提供了可靠的理论和实验依据。
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