發(fā)布時間：2020-03-12 03:46

【摘要】：以硬脂酸和十六碳酰胺分別為微藻生物油的含氧和含氮模型化合物,通過篩選加氫改質(zhì)催化劑,研究了微藻生物油的催化脫氧脫氮效果。以碳納米管(CNTs)為載體,采用碳熱還原法制備了一系列Mo基催化劑,研究了還原溫度對Mo基催化劑物相組成的影響,并對Mo基催化劑進行硬脂酸脫氧活性測試。結(jié)果表明:還原溫度對Mo基催化劑物相組成影響顯著。隨著還原溫度的升高,催化劑表面的Mo物種逐漸被還原,還原過程為:MoO3→MoO2→Mo→Mo2C。還原溫度為450℃和550℃時,催化劑的活性相為MoO2;還原溫度為600℃時,催化劑的活性相為MoO2/Mo/β-Mo2C的混合相;還原溫度為650℃和700℃時,催化劑的活性相全部轉(zhuǎn)化為β-Mo2C。與MoO2催化劑相比,β-Mo2C催化劑具有較高的催化活性。此外,還原溫度為600℃的MoO2/Mo/β-Mo2C混合相催化劑因具有較大的比表面積,較多的酸中心數(shù)量和較強的H2吸附能力,使得該催化劑在硬脂酸加氫脫氧(HDO)反應(yīng)中表現(xiàn)出最優(yōu)越的催化活性。采用活性較好的β-Mo2C/CNTs催化劑深入探究硬脂酸催化脫氧的最佳反應(yīng)條件和反應(yīng)歷程。結(jié)果表明:硬脂酸催化脫氧的最佳反應(yīng)溫度為180℃,反應(yīng)壓力為4MPa,反應(yīng)時間為3h和反應(yīng)物與催化劑的用量比為2:1。在最佳反應(yīng)條件下,硬脂酸的脫氧轉(zhuǎn)化率可達100%,所得產(chǎn)物主要為十八烷,產(chǎn)率高達91.24%,表明β-Mo2C/CNTs催化劑具有較高的低溫脫氧活性和選擇性,保持了碳原子的經(jīng)濟性,且利于加氫脫水反應(yīng)路徑的進行。硬脂酸在β-Mo2C/CNTs催化劑作用下的HDO反應(yīng)歷程主要如下:反應(yīng)物硬脂酸(R-COOH)首先通過加氫脫水路徑轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物十八醛(R-CHO),其次,在H2氣氛下形成的十八醛(R-CHO)經(jīng)過直接的脫羰反應(yīng)轉(zhuǎn)化為少一個碳原子的十七烷(次要途徑)或者經(jīng)過連續(xù)多次的加氫-脫水-加氫反應(yīng)轉(zhuǎn)化為十八烷(主要途徑)。其中,中間產(chǎn)物十八醛和十八醇之間的反應(yīng)是相互平衡的。此外,在硬脂酸催化脫氧的循環(huán)實驗中,β-Mo2C/CNTs催化劑表現(xiàn)出較高的催化穩(wěn)定性,可以經(jīng)過連續(xù)七次的循環(huán)使得產(chǎn)物烷烴的產(chǎn)率變化不明顯;當(dāng)催化劑循環(huán)至第十二次時,催化劑的穩(wěn)定性降低明顯,通過TEM和XRD的表征結(jié)果得出:β-Mo2C/CNTs催化劑穩(wěn)定性降低的主要原因是載體CNTs結(jié)構(gòu)的破壞。在硬脂酸和十六碳酰胺混合物的催化加氫反應(yīng)過程中,探究了反應(yīng)溫度對硬脂酸和十六碳酰胺混合物轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物產(chǎn)率的影響。結(jié)果表明:β-Mo2C/CNTs催化劑能有效脫除硬脂酸和十六碳酰胺中的氧原子和氮原子,可將二者的混合物在較低溫度下(200℃)最大程度地轉(zhuǎn)化為類柴油組分的C15~C18碳?xì)浠旌衔?為實際的微藻生物油改質(zhì)提供了一條新途徑。
【學(xué)位授予單位】：河北科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O643.36;TE667

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本文編號：2586439