论文总字数：20062字

摘 要

经济的发展使不可再生能源即将消耗殆尽。大量燃烧煤炭所带来的一系列环境污染问题使得人们不得不寻找新的可再生能源。我国每年可产生大量的废弃生物质，如果将生物质通过液化的方式制得生物油，再将生物油提质升级就有可能代替润滑油。因此，本文从稻壳轻油入手，将稻壳轻油与丙三醇进行催化酯化反应，然后将提质后的生物油在四球摩擦机上研究其摩擦性能。探讨了酯化温度、溶剂比例以及催化剂对生物油摩擦特性的影响。通过摩钢球磨斑的光学显微照片、平均摩擦系数以及钢球的磨损量的分析对比，发现酯化温度为105℃，稻壳轻油与丙三醇的溶剂比为1:1，催化剂过滤的条件下得到的提质生物油的润滑效果较好。

关键词：生物油 催化酯化 摩擦 润滑

Study on Preparation of Lubricating Oil by Liquefaction of Waste Biomass

Abstract

The development of the economy makes the non-renewable energy sources almost exhausted. A series of environmental pollution problems caused by burning coal in large quantities make people have to look for new renewable energy. A large amount of waste biomass can be produced in China every year. If the bio-oil is prepared by liquefying the biomass, then upgrading and upgrading the bio-oil may replace the lubricating oil. Therefore, this paper starts with rice husk light oil, catalytically esterifies rice husk light oil with ethanol, and then studies the friction performance of the upgraded bio-oil on a four-ball friction machine. The effects of esterification temperature, solvent ratio and catalyst on the friction properties of bio-oil were discussed. Through the analysis and comparison of the optical micrographs of the wear scars of the steel ball, the average friction coefficient and the wear of the steel ball, it was found that the esterification temperature was 105℃, the solvent ratio of rice hull light oil to glycerin was 1:1, and the catalyst was filtered. The lubricating effect of the upgraded bio-oil obtained under the conditions is better.

Key Words: bio-oil; catalytic esterification;friction;lubrication

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1选题背景与研究意义 1

1.2 生物质资源概述与研究现状 2

1.2.1 生物质的组成 2

1.2.2研究现状 2

1.3生物质液化 3

1.3.1 水热液化 3

1.3.2 生化液化 3

1.3.3 酯化液化 4

1.4生物油的性质与应用 4

1.4.1 生物油的性质 4

1.4.2 生物油的应用 4

1.5 研究进展 5

1.6热解油作为润滑油的可能性 6

1.7 本章小结 6

第二章 实验部分 7

2.1 引言 7

2.2 原料与仪器 7

2.3 实验方案 7

2.4 实验内容 8

2.4.1原料生物油的GC/MS分析 8

2.4.2 原料生物油的催化酯化实验 8

2.4.3 生物润滑油的摩擦学特性 9

第三章 实验结果及分析 10

3.1 未进行催化酯化的生物油的摩擦学特性分析 10

3.2 酯化温度对生物油摩擦性特性的影响 11

3.3 溶剂比例对生物油摩擦性特性的影响 13

3.4 催化剂对生物油摩擦性特性的影响 15

第四章 结论与展望 18

参考文献 19

致谢 22

第一章 绪论

1.1选题背景与研究意义

从原始社会到经济全球化的现代社会，以煤炭为主的不可再生能源在人类发展进步上一直占据着不可替代的地位，人类对于能源的需求更是处于上升趋势。但是，随着经济的发展，传统能源的储量已大不如前。尽管中国每年生产相当于4.6亿吨煤炭的生物质，但是主要用于沼气发酵、生物质能发电和生物质能供热，还有绝大部分生物质没有利用到位。中国正在促进非化石能源以更清洁更可持续的方式为经济发展提供动力。

按照当前使用量，煤炭还可以使用220年，石油还能使用40年，天然气还能使用60年^[1]。除此以外，人类还共同面临着另外一个严重问题，那就是环境污染。过去几十年随着城市化的快速发展，水质恶化严重威胁着公众的健康。化石燃料燃烧产生的二氧化碳在大气中的含量以每年大约5%的增速增加，大量的氮氧化物和硫化物排放使土壤饱受酸雨的侵害^[2]。无论是寻找新能源还是保护环境，世界各国都应该坚持绿色发展理念。因此，新型的可再生能源的开发利用越来越受到人们的重视。

生物质能源具有化石能源所不具备的优势。其一，生物质来源于太阳能，太阳能在目前来看是取之不尽的，每年都会产生大量的生物质资源，然而化石能源却储量有限^[3]。其二，生物质作为一种绿色能源，在生长过程中能消耗大量的二氧化碳，并且其在使用过程中也不会产生污染性的气体，能够很好地避免环境污染问题^[4]。使用化石燃料排放的尾气中含有的污染性气体则会带来环境危害。其三，生物质具有普遍性，无论是荒山野岭还是海洋湖泊，只要是有生命的地方就有生物质资源。化石能源则分布不均匀，有些地方可能还存在开采困难的问题，并且在开采过程中也会给环境带来破坏。因此，生物质能源的开发比其他可再生能源比如太阳能、风能、地热能和潮汐能更受欢迎^[5]。我国经济正处于快速发展阶段，据统计，我国年能源消耗量已超过世界总消耗量的五分之一^[6]。生物质能占世界主要能源的14%，作为第四大能源具有很好的利用前景。例如，中国农业秸秆的年产量可达7.4亿吨，相当于3.17亿吨标准煤的热量^[7]。因此，开发利用生物质资源可以大大缓解不可再生化石燃料的消耗。目前生物质的利用率低下，如果将生物质通过液化技术获得生物油，对目前的能源紧缺和环境污染问题能起到很大的改善作用。

1.2 生物质资源概述与研究现状

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