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由于全球化石能源的日益减少和环境压力的日益增大,发展生物质能源成为一种新的趋势,越来越多地受到人们的重视。生物质能可以通过热电转化、气化、热解液化等方式加以利用来生产能源。在众多方法中,我们创新地提出了脱氧液化制备高热值燃料的工艺路线。脱氧液化工艺的显著特点在于,由此制备的燃油中含有大量的烷烃(20.15%-60.01%),因而使其具备了和汽油和柴油相似地性质,可以作为车用燃油使用。随着脱氧液化工艺的日益进展,对脱氧液化反应机理的探讨显得尤为重要,而对生物质原材料进行系统的分析是研究生物质转化机理的基础。
生物质是由三种主要组分(纤维素、半纤维素和木质素)、少量的有机提取物和无机矿物质组成。目前,许多学者研究了三种主要组分的热解产物,比如热解所制燃油中呋喃主要来源于纤维素和半纤维素,而酚类物质主要来源于木质素。但关于原料组份中有机提取物对产物影响的研究还鲜见报道。虽然,生物质中有机提取物的成分复杂且含量偏低,但其对生物质热解液化产物的影响的是不容忽视的。本论文在对生物质原料中各个组分分析的基础上,首次重点研究有机提取物对脱氧液化所得产物的影响,探讨燃油中关键组分(烷烃、苯类和酚类化合物)的来源。
本论文的主要研究内容包括:对三种生物质原料(油蒿、玉米秆和小麦秆)进行系统的分析,重点在于对生物质中有机溶剂提取物组分的精细分离和鉴定;分析三种原料和三种脱除有机提取物后样品所制燃油组分的差别,认为有机提取物的存在抑制气体和灰渣的形成,增加油产率和烷烃产率;燃油中的烷烃主要来源于生物质中有机提取物组分(甘油三酯和脂肪烃);研究温度对三种物料(油蒿叶、油蒿秆及油蒿(整株植物))脱氧液化反应产物的影响;三种物料的最佳产油温度分别为350℃,450℃和400℃;油蒿叶所制油中碳氢化合物(烷烃、烯烃和苯类)含量为58.23%,油蒿秆所制油中碳氢化合物含量为17.93%。温度极大地影响了反应产物分布,当温度超过最佳反应温度后,苯类化合物含量逐渐增加,而烷烃和烯烃化合物含量则趋于减少。
综上所述,本论文通过对生物质原料组分和其脱氧液化所得产物关系的系统分析,证明生物质中有机提取物组分(甘油三酯和碳氢化合物)是燃油中烷烃的重要来源。这对未来产业化过程中筛选脱氧液化植物原料有着极其重要的指导作用,为建立一套完整的植物原料组分鉴定系统提供了极有力的借鉴。