利用加壓固定床反應(yīng)器進(jìn)行了松木催化加氫熱解實(shí)驗(yàn)(終溫600-700℃、氫壓5.0 MPa),考察了硝酸鐵和硫酸亞鐵兩種鐵鹽對(duì)熱解產(chǎn)物產(chǎn)率及分布的影響。研究發(fā)現(xiàn),Fe(NO₃)₃能夠顯著促進(jìn)生物炭加氫生成甲烷,碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)97.4%,CH₄產(chǎn)率達(dá)21.2%,無(wú)水生物油產(chǎn)率為32.8%(產(chǎn)率基準(zhǔn)均為干燥無(wú)灰生物質(zhì)),生物油中含氧量降低,輕質(zhì)芳烴產(chǎn)率增加,其中,苯、甲苯和二甲苯(BTX)產(chǎn)率為2.6%。而FeSO₄迥異于Fe(NO₃)₃,具有抑制氣態(tài)烴和生物油生成的作用。機(jī)理研究表明,Fe(NO₃)₃在加氫過(guò)程中主要形成α-Fe,并促使生物炭形成無(wú)定型和多孔結(jié)構(gòu),從而有利于其加氫生成甲烷,而FeSO₄則部分轉(zhuǎn)化為Fe₂S₃,由此可致使鐵催化劑失活。

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【部分圖文】：

圖1實(shí)驗(yàn)裝置和流程示意圖

生物質(zhì)催化加氫熱解在自制的豎式固定床反應(yīng)器中進(jìn)行,裝置和流程示意圖見(jiàn)圖1。每次實(shí)驗(yàn)時(shí),將0.5g樣品放在反應(yīng)器中,氫氣經(jīng)過(guò)脫水干燥裝置后從下向上以500mL/min流入反應(yīng)器中,氫壓為5.0MPa。在確保系統(tǒng)無(wú)氣體泄漏后,樣品層以15℃/min的加熱速率從室溫加熱至指定溫....

圖2生物質(zhì)加氫熱解的氣體釋放速率

由表2可知,CO2、CO、CH4和C2H6是四種主要的氣體產(chǎn)物。圖2展示這四種氣體在無(wú)催化劑和兩種鐵基催化劑作用下的釋放行為。從圖2可以看出,在無(wú)催化劑條件下,CO2自225℃開(kāi)始釋放,CO從275℃開(kāi)始釋放,兩者均在375℃時(shí)達(dá)到釋放最高峰。CH4和C2H6自375℃....

圖3無(wú)催化劑和不同催化劑下生物質(zhì)加氫熱解產(chǎn)生的生物油中的主要化合物產(chǎn)率

為了了解催化劑對(duì)生物油組成的影響,定量測(cè)定了生物油中15種主要化合物。這些化合物區(qū)分為四類(lèi):非芳香性含氧化合物(oxygenates)、苯酚類(lèi)(phenols)、單環(huán)芳烴(monocyclicaromatichydrocarbons,MAHs),以及雙環(huán)和三環(huán)芳烴(bicy....

圖4不同催化劑和不同溫度下所得生物炭樣品的XRD譜圖

圖5和圖6為無(wú)催化劑和含有兩種鐵基催化劑樣品的熱重/差熱-質(zhì)譜聯(lián)合分析結(jié)果。雖然測(cè)定限制于常壓反應(yīng)條件,但為了盡量模擬催化加氫過(guò)程,所有樣品的催化劑添加量、加熱升溫速率與加氫實(shí)驗(yàn)所用升溫速率一致,而且在熱重分析中引入了氫氣(見(jiàn)實(shí)驗(yàn)部分),以深入了解兩種鐵鹽的變化過(guò)程以及與生物質(zhì)及....

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