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摘 要

生物油作为一种新型能源，具有很高的商业价值，然而生物油理化性质复杂，对其理化性质分析是其应用的前提。本实验主要对粒径0.68 mm-1.25 mm的生物质在500 ℃-560 ℃高温裂解下生成的生物油进行理化特性分析。生物油的物理性质主要包括pH值、酸度、灰分、固体含量、碘值、密度和含水量。实验表明生物油的pH在2-3之间，酸度约为7.1(KOH)/(mg/g)，灰分小于0.1%，固体含量约为0.26%，碘值约为17.6g/100g，密度约为1.08g/mL，水含量约为60%。化学分析主要包括元素分析和成分分析。本论文采用元素分析仪对生物油进行元素分析，结果表明油中N, S含量低，说明生物油燃烧对空气污染低。成分分析首先采用气相色谱分析，结果表明生物油成分复杂。另外采用气相色谱-质谱法分析实验结果表明，生物油中含氧化合物的含量高，主要有醛类、酮类、羧酸类及酚类等。

关键词：生物油 物理特性 元素分析

Bio-oil composition analysis and determination of physical properties ABSTRACT

Bio-oil as a new type of energy which has the very high commercial value, bio-oil complex physical and chemical properties, however, the physical and chemical properties analysis is the premise of its application.This experiment is mainly to the particle size of 0.68 mm to 1.25 mm of biomass generated under 500 ℃ to 560 ℃ high temperature pyrolysis analyses physical and chemical properties of bio-oil.The physical properties of bio-oil mainly including pH grade, acidity, ash content, solid content, iodine value, density and water content. Experiments showed that bio-oil pH between 2-3, the acidity of 7.1 (KOH)/(mg/g), ash content less than 0.1%, the solid content was about 0.26%, the iodine value of 17.6 g / 100 g, density of 1.08 g/mL, water content was about 60%.Chemical analysis mainly includes the element analysis and component analysis. This paper USED the element analyzer for bio-oil element analysis, results showed that the N in the oil, low content of S, showed the biological oil burning to air pollution.We not only used gas chromatography analysis of composition analysis,results showed that biological complex oil components,but also used gas chromatography - mass spectrometry analysis of the experimental results showed that the content of oxygen containing compounds in biological oil was high, there were mainly aldehydes, ketones, carboxylic acids, phenols, etc.

KEYWORDS:Biological oil element analysis GC - MS analysis

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1前言 1

1.2 有关于生物油的物理特性的研究 1

1.3生物油的成分分析及其相关技术 3

1.4 结论 5

第二章 生物油的物性测定 7

2.1 实验材料 7

2.2密度 7

2.3 pH值及其酸度 8

2.4 含水量 9

2.5 碘值 10

2.6 固体含量 11

2.7 灰分 11

第三章 生物油化学成分分析 13

3.1 元素分析 13

3.2 气相色谱分析 13

3.3 GC-MS分析 15

第四章 结论与展望 18

4.1结论 18

4.2 展望 18

参考文献 19

致谢 22

第一章 绪论

1.1前言

随着能源需求的日益增长，化石燃料的成本过高以及所引起的温室效应等环境问题也随着时间的推移相继出现。生物质作为一种可再生资源，利用它代替化石燃烧材料的重要性变得日益重要。生物质经过热化学转化可以获得液态燃料——生物油。查阅文献^[1]生物油的热值约为柴油的2/5，大概为16-17 kJ/kg。中国的生物质资源丰富，如果将剩余的秸秆转化为液体燃料，相当于每年增加的数以千万吨石油当量的能源，这可以提高国家的能源安全。

生物油是指在没有氧或几乎无氧气的条件下使生物质受热分解，并快速稳定冷凝得到的液体产物^[2]。生物油不仅可再生、材料普遍，而且还具有能量高、密度高等优点。因为生物油的理化特性极其复杂，所以对进一步开发生物油的应用带来了困难。生物油含有数以百计的酸、醇、醛、酮、酚等物质，目前已检测出生物油中含有300多种物质。

到目前为止，对生物油进行的相关分析还处于摸索中，熟悉生物油的组成成份对生物油的应用进展、工业发展及其商业用途都十分有利，尤其当生物油当作燃料使用时，特别清楚其与柴油、汽油等石油加工用品在结构上的差别是必需的。目前生物油作为一种能源产品可直接被应用到锅炉、内燃机或燃气发生机的生产工业中，因为生物油的一些特性，所以当生物油被用作高品位能源材料时，将会遇带来一些困难的问题，比如腐蚀，低热值，低波动性和热稳定性差，必须进一步改良处理使用^{[ 3]}。为进一步提高生物油的工业应用价值，确定生物油的理化性质就显得极其十分重要。

1.2 有关于生物油的物理特性的研究

生物质的原料种类、含水量、反应器、反应参数、收取生成物的方法等许多因素会给生物油的理化性质带来影响，然而不同方法制得的生物油会在一部分性质上有相同之处，比如含颗粒杂质、黏度大、稳定性差、有腐蚀性等。然而传统石化燃料柴油、汽油与生物油在物理和化学性质上有很大的差别，这给生物油的性质测定实验的进行带来了很大难度^[4]。在20世纪60年代，美国最先对生物油理化特性进行分析，新西兰、英国、瑞典等国家也陆续开始研究。生物油是一种复杂的有机混合物，它与生物质和生物油的物理化学成分相似。生物油的物理特性可以通过一些主要参数来如实反应，比如密度、粘度、含水率、pH值、热值和元素组成等，尤其有关密度、粘度的结果数据对生物油的科学应用及其研究都有着明显的影响^[5]。

随着时间的推移，生物油逐渐成为新能源燃料的一种，在对于生物油在工业商业上的应用来说，热值是必不可少的一个因素^[6]。因为生物质原料的不同，所以产生出的生物油在热值上也会有所不一样，Omasam等测定生物油的热值与水分含量有函数关系，林木残剩物热裂解油的底部含水多，最大含水量为33%。Kai Spilma等^[7]按照上述方法测定了硬质木材、杉木、桦木三种材料的生物油的热值，分别为17.8 MJ/kg, 18.2 MJ/kg, 19.3 MJ/kg。华东理工大学的刘荣后等制取木屑生物油的低位热值为16.489 MJ/kg。东华理工大学张素萍等制备木屑生物油的油相部分高位热值大小是22.3 MJ/kg。

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