快速热解生物油柱层析分离与分析.pdfVIP

第26卷第4期 太阳能学报 、Ⅵ．26．No．4 20晒年8月 AcrAENERGIAESOLAR璐SINICA Aug．，2005 快速热解生物油柱层析分离与分析 李世光，徐绍平，路庆花，刘淑琴 (大连理工大学煤化工研究所，大连116012) 摘要：利用柱层析分离与分析了自由落下床反应器中杏核和玉米芯快速热解油。生物油经脱水、抽提分离出 沥青烯后，柱层析分离成3个馏分：环己烷洗脱馏分(B1馏分)，主要是四环以下无杂原子、无取代基或简单取 代基的芳香化合物；苯洗脱馏分(B2馏分)，主要是单环的酚类化合物；甲醇洗脱馏分(B3馏分)，主要是极性 化合物。实验结果表明，热解温度对生物油的产率和性质影响很大：生物油及沥青烯的产率在600～700℃范围 内达到最大值；随温度的升高，大分子化合物裂解成小分子化合物，含复杂取代基的化合物裂解生成含简单取 代基或者无取代基的化合物。实验结果也表明生物油中萘、甲基萘等主要来自于纤维素和半纤维素的热解，酚 类化合物主要源自于木质素的热解。 关键词：生物质；快速热解；生物油；柱层析；自由落下床反应器 中图分类号：彻1；蝴．3 文献标识码：A 见报道，国外相关研究也很少，仍需深入研究生物油 0 引 言 的性质。本实验对自由落下床快速热解设备收集取 生物质能占世界能源总能耗的14％，在发展中 得的生物油产品进行了脱水处理、柱层析分离和色 国家占40％以上。中国1998年仅农作物秸秆的产谱分析。 量就达8．1亿吨，相当于3．9亿吨标准煤，占一次能 1试验部分 源生产总量的32．1％…。 生物质具有资源丰富、可再生、清洁等优点，主 1．1生物油的制备 要成分是纤维素、半纤维素和木质素。纤维素是天 杏核由承德露露集团提供原料，玉米芯产自辽 然线型高分子化合物，其热解生成羧基和羰基化合 宁省大连市金州。经过粉碎筛分，取粒径O．45— 物；半纤维素是类似与纤维素的有较多支链的稍小 0．90mm的杏核和玉米芯作为热解制取生物油的原 的天然线型高分子化合物；木质素是一类由苯丙烷 料。原料的元素分析、工业分析和组成分析结果如 表1所示。由2种原料的组成分析可看出：杏核木 单元(叮一，C6H5c，H7)通过醚键和碳一碳键连 接的复杂的无定形高聚物，是制备单环化合物(尤其 质素含量达到51％，是木质素代表性生物质；玉米 是带有取代基的单环化合物)的潜在来源[2J。 芯相对于杏核，纤维素和半纤维素含量较高，是纤维 生物质热解产物主要是焦炭、生物油和热解气。 素代表性生物质。 快速加热和短的停留时间避免了生物质热解中间产 实验所用的快速热解生物油是在自由落下床快 物缩聚成焦渣，提高了生物油的产率，而且使生物油 速热解装置中制取的，反应温度分别控制在500℃、 组成简单化集中化，更有利于生物油的加工与利用。 温区时间为2s，加热速率，103～104℃／s，氮气保护。 A．V．蹦dgwater【31综述了生物质快速热解工艺并指 出快速热解生物油的产量可高达80％(砒．，ad)。 落下床快速热解反应装置图见图1。 目前虽有不少对生物油的研究报道H娟j，但国 1．2生物油的分离分析流程 内有关落下床反应器中生物质快速热解油的研究未 生物油样品称重后，50℃下用旋转真空蒸发仪 收稿日期：2003．10．20 基金项目：教育部留学回国人员科研启动基金项目 万方数据万方数据 550