植物油加氢生产清洁燃料的研究

【摘要】： 植物油中S、N元素含量低,是一种清洁的可再生能源。开展以植物油为原料通过加氢脱氧方法生产清洁柴油的工艺研究,能减少人类对不可再生资源-石油的过度依赖,具有显著的环保效益和社会效益。 本论文在自制的加氢微反实验装置上,以棕榈油、大豆油等植物油为原料,详细考察了不同原料、不同金属负载量催化剂对植物油加氢脱氧转化性能的影响。结果表明,饱和脂肪酸含量高的棕榈油有较好的反应性能及价格优势,更适宜作加氢脱氧生产柴油的原料。负载18m%MoO3、3.9m%NiO的催化剂具有较高活性,柴油收率可达82m%。从节约成本角度考虑,探讨了在植物油中掺兑不同比例矿物柴油后混合原料的加氢转化反应,重点考察了植物油+30%矿物柴油混合原料加氢转化的反应条件。结果表明,掺兑矿物柴油后,植物油中的重组分仍有较好的转化性能。在加氢反应过程中,植物油中所含的氧元素以CO、CO2和H2O的形式脱除。实验发现混合油中的O、S、N元素存在相互竞争,混合油中植物油的比例越高,对加氢脱硫和加氢脱氮反应的影响越显著,表明HDO对HDS和HDN反应有一定的抑制作用,但这种抑制作用随反应压力和反应温度的升高而有所减弱。实验确定了植物油与矿物柴油混合加氢反应的适宜反应条件为:压力4~5MPa,温度390~420℃,空速1.0~2.0h-1,氢油体积比500~700。 通过对加氢脱氧法制备的生物柴油与矿物柴油调合油理化性质的分析研究,结果表明,与矿物柴油相比,生物柴油具有良好的燃烧性能、蒸发性能、雾化性能和安全环保性能。产物色谱分析结果表明,加氢脱氧法制得的生物柴油,主要成分为C15-C18的正构烷烃,约占94.92m%,组成较单一,馏分较窄,低温性较差。因此,将生物柴油与矿物柴油调合使用,可以取长补短,发挥各自的性质优势,提高调合油质量,满足清洁柴油生产的需要。 【关键词】：加氢脱氧 棕榈油 生物柴油 产物分析
【学位授予单位】：中国石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TE667
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 文献综述10-26
• 1.1 前言10
• 1.2 植物油生产燃料油的方法10-19
• 1.2.1 直接或混合使用法11
• 1.2.2 微乳液法11-12
• 1.2.3 热裂解法12
• 1.2.4 酯交换法12-16
• 1.2.5 催化裂化（裂解）法16-19
• 1.3 植物油生产燃料油新工艺-催化加氢法19-23
• 1.3.1 实验室模型物研究19-20
• 1.3.2 植物油直接加氢脱氧工艺20-21
• 1.3.3 植物油加氢脱氧再临氢异构工艺21-23
• 1.3.4 植物油直接加氢脱羧工艺23
• 1.4 植物油加氢制备柴油的工业应用23-24
• 1.5 本文的主要研究内容24-26
• 第二章 实验部分26-33
• 2.1 原料与设备26-28
• 2.1.1 原料26
• 2.1.2 实验试剂26-27
• 2.1.3 实验设备27-28
• 2.2 实验方法28-30
• 2.2.1 实验流程28-29
• 2.2.2 实验方法29-30
• 2.3 生物柴油性质测定30
• 2.4 分析计算方法30-33
• 2.4.1 产物分析方法30-32
• 2.4.2 数据处理32-33
• 第三章 植物油加氢脱氧反应的研究33-50
• 3.1 植物油的化学性质33-35
• 3.2 我国植物油资源35-36
• 3.3 加氢催化剂36-44
• 3.3.1 概述36-37
• 3.3.2 活性组分的选择37-38
• 3.3.3 金属负载量的考察38-41
• 3.3.4 催化剂失活原因及解决方法41-44
• 3.4 不同植物油加氢脱氧反应性能的比较44-46
• 3.5 反应机理及产物分析46-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第四章 植物油与矿物柴油混合加氢反应的研究50-62
• 4.1 植物油与矿物柴油的混合加氢反应50-51
• 4.2 反应之间的相互影响51-55
• 4.2.1 柴油中加入棕榈油对脱硫率的影响51-53
• 4.2.2 柴油中加入棕榈油对脱氮率的影响53-55
• 4.3 工艺条件影响规律的考察55-61
• 4.3.1 反应温度的影响55-57
• 4.3.2 氢油体积比的影响57-58
• 4.3.3 空速的影响58-60
• 4.3.4 反应压力的影响60-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 生物柴油基础物性的研究62-84
• 5.1 原料的基本性质62-63
• 5.2 生物柴油基础物性63-69
• 5.2.1 生物柴油的蒸发性64-65
• 5.2.2 生物柴油的燃烧性65-66
• 5.2.3 柴油的流动性66-68
• 5.2.4 安全性68
• 5.2.5 腐蚀性68-69
• 5.3 生物柴油与其他柴油的性质对比69-71
• 5.3.1 与酯交换生物柴油性质对比69-70
• 5.3.2 与矿物柴油性质对比70-71
• 5.4 调合油性质71-76
• 5.4.1 生物柴油与胜华直馏柴油72-73
• 5.4.2 生物柴油与克拉玛依柴油73-74
• 5.4.3 生物柴油与0#柴油74-75
• 5.4.4 生物柴油与-10#柴油75-76
• 5.5 生物柴油低温流动性研究76-82
• 5.5.1 生物柴油与矿物柴油主要成分对比76-80
• 5.5.2 生物柴油低温流动性改善80-82
• 5.6 本章小结82-84
• 结论84-86
• 参考文献86-93
• 致谢93

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