源头调质生物航空燃油制备及改性研究

【类型】学位论文

【作者】李秉硕 

【关键词】 稻秆 烘焙 亚/超临界乙醇 液化 生物质基航空燃油

【摘要】随着全球航空运输燃料需求的不断增加及航空碳税的加重，大力发展生物航空燃料等可替代能源，减小对化石能源的依赖程度，走可持续发展之路意义重大。本文以超临界流体技术为手段，结合烘焙预处理，将生物质转化为性能良好的生物油并制备生物质基航空燃料。运用气相色谱质谱联用仪（GC-MS）、红外光谱分析仪（FTIR）、卡尔费休水分测定仪、闭口闪点测试器、发动机燃料实际胶质测试器等分析仪器对实验结果进行了全面分析。首先，在卧式电阻炉中对稻秆进行了烘焙预处理，分析结果表明，烘焙温度在200-280°C之间时，稻秆主要发生了半纤维素的热解，表现为脱羟基和脱羰基反应。其次，在间歇式高压反应釜中，探讨了稻秆在亚/超临界乙醇中的液化行为，并确定了反应温度325°C、稻秆/乙醇比1/10g/mL、反应时间60min为最佳醇解条件。在此条件下，稻秆转化率为78.32%，液化油收率达55.03%。与此同时，考察了烘焙温度（200，240，280°C）分别对液化油产物组成及特性的影响。分析表明，稻秆液化油中的酸类物质含量明显降低，由未烘焙时的最高值3.17%减少到烘焙温度为200°C时的最低值0.35%，同时酯类物质含量达到最高值30.6%。随烘焙温度的升高，稻秆液化油中水分含量缓慢下降，由未烘焙时的2.23%降到烘焙温度为280°C时的1.31%；液化油热值在烘焙温度为200°C时最高达32.53MJ/kg。将经过200°C烘焙后的稻秆液化油与3号喷气燃料（V:V=1:19）进行混合制备生物质基航空燃料。结果发现，生物质基航空燃油酸值由0.005mgKOH/g增高到0.2703mgKOH/g；实际胶质含量由1.7mg/100mL增加到446.8mg/100mL；冰点由－50.7°C增加到－40°C，均不符合规范要求。但另一方面，闪点由42°C提高到47°C；密度由777.6kg/m3提高到810.5kg/m3，均优于其出厂标准。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】沈阳航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】李润东，杨天华

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