甘油三酯裂解制备可再生液体燃料油研究.pdf

第38卷第2期
燃料化学学报
Vol 38 No. 2
2010年4月
Journal of Fuel Chemistry and Technooey
Apr,2010
文章编号:0253-2409(2010)02-0178-05
甘油三酯裂解制备可再生液体燃料油硏究
徐俊明,蒋剑春,陈洁,卢言菊
(中国林科院南京林产化学与工业研究所,江苏南京210042)
摘要:以碳酸钠为碱性催化剂,采用TG、DTG、DSC分析确定大豆油为原料的裂解特性。通过对四种典型裂解产物的跟踪
测定,确证碱性催化剂能够改变大豆油裂解时的反应历程。分析结果表明,裂解温度在400℃-500℃,热解方式为快速热
解。采用自行研制的小型滴流床反应器催化裂解大豆油。比较了不同催化剂的催化裂解性能,发现碱性惟化剂具有较高的
脱羧能力。在较佳催化裂解工艺条件下,所得燃料油酸值较低(30 mg KOH/g)。通过FT-IR、CC-MS以及燃料性能的分析,其
组分和成分与0号柴油相似,热值43MJ/kg,黏度2.6m2/s,密度0.84g/cm3
关键词:甘油三酯;裂解;碱催化剂;滴流床
中图分类号:TQ517.4文献标识码:A
Production of renewable liquid fuel from triglycerides
XU Jun-ming, JIANG Jian-chun, CHEN Jie, LU Yan-ju
(Institute of Chemical Industry of Forest Products, CAF, Naning 210042, China
Abstract Triglyceride is a kind of renewable sources and widely exists in animals and plants. The cracking
properties of triglyceride were analyzed through TG, DTG and DSC using soybean oil as material. The catalysis
mechanism was changed with base catalyst. The results show thal the fuel properties of cracking product are
improved because the base catalyst can promote decarboxylation reaction in cracking process. The temperature of
cracking of soybean oil is about 400 500C. The suitable cracking technology is flash pyrolysis in a trickle bed
reactor. Several kinds of catalysts such as A 0, MCM-41 and Na, CO, were compared. Under the optimum
conditions, the obtained cracking oil shows low acid value (30 mg KOH/g). The cracking oil characterized by FT-
IR and GC-MS shows the formation of olefins, paraffins. The heat value of pyrolytic oil is 43 MJ/kg and its dynamic
viscosity and density is 2.6 mm,/s and 0.84 g/cm, respec
Key words: triglyceride; cracking; base catalyst; trickle bed reactor
甘油三鹛是能够广泛从动植物中得到的可再生分子筛?。当采用这些酸性或中性的催化剂时,
资源,是酯交换制备生物柴油的主要原料。经过多所得到裂解产物中含有相当一-部分的高级脂肪酸
年发展,酯交换法生物柴油已形成比较完备的技术不仅影响到裂解产物作为燃料油使用时的酸值,而
体系。目前,制约其进一步发展的主要问题是经济且有可能造成发动机设备腐蚀:;因为高级脂肪酸极
因素和生物柴油自身性质上的缺陷。例如,生物柴性较高,熔点较高,还会影响到其低温流动性能。鉴
油较差的低温流动性,不适宜气候寒冷地区的使用
于以上原因,本研究采用具有典型甘油三酯结构的
分子结构中含有含氧官能团,造成其热值较柴油低大豆油为原料,在碱性催化剂的作用下热解,通过
9%~13%。此外,生物柴油的储存稳定性也较TG、DSC以及质谱在线跟踪裂解产物,分析裂解反
差,容易发生变质、氧化2?。因此,尽管生物柴油是
应历程,确定适宜的裂解反应工艺。由于碱性催化
类重要的能够替代石油的可再生能源,但是其自剂较好的缚酸作用,能够改变反应历程,得到的裂解
身性质所决定的各种缺陷,使得在实际应用中遇到
定的困难。
产物在组成、性质上同石油衍生柴油相接近,含酸量
将甘油三酯裂解制备可再生燃料油是开发柴泑较低,这一结果在后续工作中也得到了证实。
替代燃料的又一条途径。目前,中国这方面的报道1实验部分
还较少。国际上许多学者已经在这方面展开研究,1.1实验原料与机理研究装置大豆油(市售),
主要采用的催化剂有A203、HZSM-5“以及介孔使用前未经过任何处理;磯酸钠(分析纯)。大豆油
收稿日期:2009-07-29;修回日期:2009-11-07
基金项目:“十ー五”国家科技支撑计划重点项目(2006BADO7A03);国家高技术研究发展计划(863计划,2009AO57437);国家林业局公
益性行业专项经费(200804035)。
联系作者:蒋剑春(1955-),男,傅土,研究员,主要从事生物质能源与活性炭方面的研究,E-mail:bio-energy@163.com