固体酸催化剂在生物质液化及生物油改性中的应用,固体酸催化剂在生物质液化及生物油改性中的应用

固体酸催化剂在生物质液化及生物油改性中的应用,固体酸催化剂在生物质液化及生物油改性中的应用

42 Vol. 21 No. 2014 11 月 广州化工 GIV o1．42 No．21 2014 11 月 固体酸催化剂在生物质液化及生物油改性中的应用 刘诗诗，冯丽娟，杨文超 （中国海洋大学化工学院，山东青岛） 摘要：生物质液化是生物质能源研究的热点之一。本文详细综述了三大类固体酸催化剂在生物质液化中的应用现状，简要介绍了固体酸催化剂在生物油改性中的研究进展，并对固体酸催化剂在生物质液化和生物油改性中的发展前景进行了展望。 关键词： 生物质；固体酸；液化；修改 文献码： TQ 426 文献标识码： A 文章号： 1001—9677(201 4)021—0041—03 固体酸C在生物质液体制备及提纯生物油技术中的应用 / 吴诗诗，冯丽娟，杨文超 (中国科学院海洋研究所，中国) 文献： 液体制备是当今世界最热门的技术之一，研究了3种固体酸催化剂在生物油中的应用，并研究了固体酸催化剂在生物油中的应用。 当前，能源与环境问题严重，主要表现在：化石燃料的过度开采，传统能源的急剧减少，环境恶化加剧，全球气候持续变暖，人类面临着严重的能源危机I3。

生物质能作为储量丰富、环境友好的清洁能源，已成为解决国际能源与环境问题的重要研究课题之一。生物质液化技术是在一定的温度和压力条件下，通过热化学方法将生物质转化为液体燃料的过程，包括高压液化、生物化学液化和酯化液化等。实际生产中，应根据每种生物质的不同特性，合理选择生物质液化技术。利用液化技术制备生物油，可以有效提高生物质的利用效率，方便生物质能的运输。但生物油的品质往往存在氧含量高、热值低、粘度大、酸性大、不稳定等缺点，使得生物油的品质远远落后于传统燃料油，限制了生物油的应用。近年来，固体酸催化剂作为一类环境友好型催化剂，受到越来越多的关注。它们广泛应用于生物质液化和生物油品质提升与改性中，表现出优异的催化效果，与传统液体酸催化剂相比，具有易分离回收、可循环使用、对设备无腐蚀、对环境无污染等优点。本文将详细介绍三大类固体酸催化剂在生物质液化中的应用，并简单介绍固体酸在生物油改性中的研究现状，具体包括快速热解液1固体酸催化剂在生物质液化中的应用目前，固体酸催化剂广泛应用于烷基化等反应，已开发的固体酸类型包括：固体超强酸、酯化和异构化金属氧化物及金属盐、分子筛、杂多酸、磺化固体酸、离子交换树脂、天然粘土等。

其中，常用于催化生物质液化反应的固体酸有固体超强酸、分子筛、磺化固体酸等。1.1固体超强酸固体超强酸在液化反应中能有效促进有机羧酸的酯化反应，达到脱氧、降低黏度、提高热值等效果。SO：-/ZrO型固体超强酸以金属氧化物为载体，SO：-为催化活性中心，由于其较高的比表面积和特殊的晶体结构，对异构化、烷基化、酯化等酸催化反应具有很高的催化活性。陈小平以酒精为溶剂，添加2%SO：-/ZrO催化剂，对蓝藻进行液化反应。当反应温度为270 ℃、反应时间为40 min、料液比为1∶15时，液化率可达87.46%，生物油产率为63.32%，比同等条件下不使用催化剂的液化率和生物油产率分别提高了0.86%和27.2%~62%[1-4]，说明SO∶1/ZrO在蓝藻催化液化过程中明显提高了生物油的产率。从生物油的组成分析发现，蓝藻粗脂肪成分分解为多种脂肪酸，这些脂肪酸在乙醇溶剂体系中通过SO∶1/ZrO的催化作用进行酯化，生成多种脂肪酸乙酯，从而提高了生物油的产率，有效降低了氧含量，提高了热值。

王宝伟等将ZrO-SiO复合固体超强酸应用于催化麦秸秆水热液化，发现SO：ZrO-SiO：对液化过程的水解和裂解反应起到一定的促进作用。当催化剂用量为原料质量分数的3%，反应时间为10min，反应温度为350℃时，生物油收率可达42.7%，残渣收率降至零。王宝伟等采用亚超临界乙烯将SO：转化为原料的2.5-2.5%。作者简介：刘诗诗(1989-)，女，中国海洋大学工程硕士研究生，从事催化行业。通讯作者：冯丽娟(1964-)，女，中国海洋大学教授、硕士生导师，从事海洋环境化学、无机材料化学研究。