【摘要】：熱解生物油的制備工藝通常為生物質(zhì)經(jīng)快速熱裂解成為熱裂解氣、裂解氣再經(jīng)過一步或多步冷凝成為生物油。這種直接得到的生物油品質(zhì)差,不能直接用作內(nèi)燃機(jī)燃料,通常經(jīng)過催化轉(zhuǎn)化以提高生物油的品位,這種加熱—冷卻—再加熱的工藝無疑增加了生物油制備過程的能耗,而且研究表明,生物質(zhì)快速熱裂解氣的冷凝過程伴隨著部分組分的重新結(jié)合形成更穩(wěn)定的分子,從而增加了后續(xù)催化提質(zhì)的難度。如果能在裂解氣冷凝前將其原位催化轉(zhuǎn)化,不僅可以降低能耗,還有可能改善生物油的質(zhì)量,達(dá)到一石二鳥的效果�；谶@樣的思路,本論文進(jìn)行了生物質(zhì)快速熱裂解氣的原位催化轉(zhuǎn)化研究,旨在通過原位催化轉(zhuǎn)化在一定程度上改善傳統(tǒng)生物油含氧量高,熱值低,酸度大,腐蝕性大,不穩(wěn)定等問題。通過選用不同類型的分子篩、不同硅鋁比的HZSM-5以及用過渡金屬氧化物負(fù)載的HZSM-5作催化劑,研究了它們對生物質(zhì)快速熱裂解產(chǎn)物的原位催化作用,并通過各種表征技術(shù)對催化劑的性能作了初步的解釋。研究結(jié)果如下：用HZSM-5,USY-1,H-beta三種不同類型的分子篩對木屑的快速熱裂解氣進(jìn)行原位催化轉(zhuǎn)化。研究了不同分子篩對生物油產(chǎn)率、生物油組分分布及催化劑積碳的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,使用催化劑后生物油的產(chǎn)率有所降低,但生物油組分種類和含量都發(fā)生了明顯的變化。三種分子篩中,HZSM-5催化產(chǎn)生的烴類含量大大增加,輕質(zhì)苯酚含量也明顯增加,重質(zhì)苯酚和糖類含量明顯降低,催化效果顯著。分子篩上積碳量大小順序?yàn)椋篣SY-1H-betaHZSM-5.HZSM-5的催化能力主要受其酸性活性位點(diǎn)的影響,催化脫氧主要是在B酸位點(diǎn)上發(fā)生的。對硅鋁比分別為30,75,100,300的HZSM-5進(jìn)行的原位催化轉(zhuǎn)化研究發(fā)現(xiàn),硅鋁比較小的HZSM-5催化脫氧能力顯著,產(chǎn)生了大量的烴類,主要是芳烴,同時輕質(zhì)苯酚有所增加,重質(zhì)苯酚則顯著降低。此外,隨著硅鋁比的增大,HZSM-5催化脫氧能力大大降低。用一系列過渡金屬氧化物(Fe,Co,Ni,Cu,Zn)負(fù)載的HZSM-5 (Si/Al=30)進(jìn)行原位催化轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),過渡金屬氧化物引入后HZSM-5的催化脫氧效果與之前相比,催化油中酸類以及酮類含量都顯著降低,因此油的酸性降低,穩(wěn)定性相對增強(qiáng)。但其烴類、輕質(zhì)苯酚的含量較負(fù)載前則明顯降低。這可能是由于負(fù)載的活性組分覆蓋了HZSM-5的酸性位點(diǎn),也有可能是改變了酸類型,從而使得催化脫氧能力降低。氧化鐵負(fù)載的HZSM-5催化性能明顯優(yōu)于其他催化劑。通過研究不同種類的分子篩、不同硅鋁比的HZSM-5、以及不同過渡金屬氧化物負(fù)載的HZSM-5對生物質(zhì)快速熱裂解產(chǎn)物原位催化轉(zhuǎn)化的研究,初步驗(yàn)證了預(yù)期的設(shè)想,這對于今后進(jìn)一步開展生物油原位催化提質(zhì)研究具有重要的參考價值。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.32;TQ511.1
【圖文】：

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本文編號：2719426