【摘要】 本文通过Py-GC/MS技术系统研究生物油100-550℃热解过程，揭示66种组分的热稳定性差异，解析酚类、醛类等化合物的温度响应特征，为生物油精炼工艺提供关键数据支撑。

生物油作为可再生能源的重要载体，其储存过程中的组分变化直接影响后续精炼效率。实验室研究显示（图1），当储存温度超过50℃时，油品黏度会显著增加，这一现象与组分间的热力学失衡密切相关。

生物油在不同温度下的热解反应装置及组分变化示意图

图1. PY-GCMS测定了PT为100°C(A)、150°C(B)、200°C(C)、250°C(D)、300°C(E)、350°C(F)、400°C(G)和550°C(H)的生物油样品的总离子色谱图。[1]

 

■ 热解实验揭示组分差异

研究团队采用CDS5200HP-R微热解仪联合安捷伦7890A/5975C气质联用系统，通过阶梯式升温（100-550℃）对生物油进行精细解析。实验数据显示：

  • 检测到的66种特征化合物呈现9类温度响应模式
  • 酚类物质在300℃时保留率达82%
  • 醛类化合物在250℃后出现明显聚合反应
  • 酮类组分在400℃仍保持90%以上稳定性

 

■ 关键组分稳定性图谱

下图数据显示：

图2. 不同PT条件下GC/MS鉴定的醛类化合物的峰面积。[1]

1.热敏感组分：呋喃类、某些烯烃在150℃即开始分解

2.稳定组分：愈创木酚等酚类物质在550℃仍存留65%

3.反常现象：部分酯类在250-400℃出现酯交换反应

 

■ 工业应用启示

研究证实生物油作为混合物整体稳定性较差，但分离后的单体化合物展现出优异耐温性。这对精炼工艺具有重要参考价值：

  • 分级裂解温度设定建议：初级处理≤200℃
  • 抗氧化剂添加窗口：150-250℃关键区间
  • 储存容器选择标准：需耐酸性物质腐蚀

 

【技术突破】

该研究创新采用动态热解-GCMS联用方案，成功实现：

✓ 单次实验完成全温区扫描

✓ 实时监测微量组分变化

✓ 建立化合物热稳定性数据库

 

【研究展望】

团队后续计划开展：

① 不同含水率样本对比实验

② 金属离子催化效应研究

③ 工业级分离装置适配测试

 

参考文献：[1] F. Jin, P. Liu, L. Chen, D. Hua, X. Yi, Study on the thermal stability of the bio-oil components by Py-GC/MS, Energy Reports, 9 (2023) 280-288.

 

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