生物油酸度高、氧含量高、不穩(wěn)定且低熱值,限制了其大規(guī)模高效利用。對(duì)生物質(zhì)熱解揮發(fā)分進(jìn)行催化重整可顯著提高生物油品質(zhì),尤其是利用具有選擇性催化功能的分子篩催化劑可得到大量輕質(zhì)芳烴。輕質(zhì)芳烴是重要的化工原料,利用生物質(zhì)生產(chǎn)輕質(zhì)芳烴是實(shí)現(xiàn)它們可持續(xù)化生產(chǎn)的重要方法。然而生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為芳烴的機(jī)理還不明確,并且芳烴的產(chǎn)量與選擇性還有待進(jìn)一步提高。本文以獲得輕質(zhì)芳烴制得高品質(zhì)油,揭示其中的催化反應(yīng)過程為目標(biāo)進(jìn)行了以下研究:首先使用5A、SAPO-34、HY、BETA和HZSM-5（Z5）五種沸石催化劑進(jìn)行纖維素的催化快速熱解（CFP）,探究了沸石的孔隙和酸度與苯、甲苯、乙苯、二甲苯和萘等輕質(zhì)芳烴（BTEXN）產(chǎn)率和選擇性之間的關(guān)系。結(jié)果表明:沸石的酸度和孔徑均顯著影響生物油的組成,尤其是芳烴和積炭的產(chǎn)生。5A和SAPO-34催化所得生物油具氧含量較高,弱酸性沸石HY和BETA所得BTEXN的碳產(chǎn)率僅為6.5%和9.0%。由于合適的孔徑分布和酸性位點(diǎn),Z5的BTEXN碳產(chǎn)率高達(dá)21.1%。通過程序升溫氧化分析沉積在沸石上的結(jié)焦發(fā)現(xiàn),孔道與酸性對(duì)積炭的形成均有直接的影響。通過詳細(xì)分析生物油和氣體的組成,... 

【文章來源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Z5骨架結(jié)構(gòu)

3 沸石結(jié)構(gòu)對(duì)熱解揮發(fā)物改質(zhì)過程中輕芳烴形成的影響地通過 LP 并通過與酸性位點(diǎn)的相互作用裂解成小分子片段。另一方面，HY 和BETA 導(dǎo)致更高的積炭產(chǎn)率，因?yàn)檫@種具有更大孔徑的沸石為積炭前體的沉積提供了更大的空間。同時(shí)，形成與積炭產(chǎn)生有關(guān)的中間體和過渡態(tài)，導(dǎo)致更多的碳質(zhì)殘余物沉積在沸石酸位點(diǎn)[81]。LP 中大分子的存在會(huì)使許多酸性位點(diǎn)中毒，并在孔隙中沉積大量積炭聚結(jié)，使催化劑迅速失活[67]。這種現(xiàn)象通過積炭沉積的峰值和 TPO 分析中相應(yīng)溫度值得到證實(shí)。因此，可以推測(cè) LP 沸石在催化的初始階段具有良好的催化活性，然后迅速失活，并最終在后期積累大量的積炭。

圖 3-11 纖維素轉(zhuǎn)化為烯烴和芳烴的可能反應(yīng)途徑Figure 3-11 The proposed reaction pathway for cellulose conversion to olefin and aromatics3.5 本章小結(jié)(Chapter Summary)沸石孔結(jié)構(gòu)（孔徑和形狀）與酸性位點(diǎn)之間存在顯著的協(xié)同作用，這不僅極大地影響芳族化合物的產(chǎn)生，而且還影響纖維素?zé)峤獾膿]發(fā)物重整過程中積炭在沸石上的形成和沉積。Z5，BETA 和 HY 可以導(dǎo)致輕質(zhì)芳烴產(chǎn)率的增加。輕質(zhì)芳烴的產(chǎn)率顯著取決于沸石類型，其中 Z5 獲得 BTEXN 的碳產(chǎn)率高達(dá) 21.1%。5A和 SAPO-34 催化劑不利于催化重整，這使得芳族化合物的產(chǎn)率低于未催化實(shí)驗(yàn)。纖維素?zé)峤鈸]發(fā)物的催化重整是自由基反應(yīng)。沸石的孔特征和酸性位點(diǎn)決定了催化劑的活性特征。未來的工作將集中在改性 Z5 的酸度和孔徑分布以進(jìn)一步改善生物質(zhì) CFP 期間的輕質(zhì)芳烴形成的研究中。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]生物質(zhì)三組分熱解反應(yīng)及動(dòng)力學(xué)的比較[J]. 黃娜,高岱巍,李建偉,陳標(biāo)華.  北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2007(05)

博士論文
[1]基于組分的生物質(zhì)熱分解及交互作用機(jī)制研究[D]. 辛善志.華中科技大學(xué) 2014
[2]木質(zhì)原料快速熱解制取生物油及生物油分級(jí)催化提質(zhì)研究[D]. 彭錦星.天津大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3061435