【摘要】：能源是現(xiàn)代社會(huì)賴以發(fā)展的基礎(chǔ),合理有效的開發(fā)清潔的可再生能源對緩解我國日益嚴(yán)峻的能源危機(jī)和環(huán)境問題具有重要的戰(zhàn)略意義。生物質(zhì)被認(rèn)為是目前唯一一種能夠制備液體燃料的可再生有機(jī)碳資源,而對生物質(zhì)熱解氣進(jìn)行催化裂解是生物油提質(zhì)的主要方法之一。本文選取農(nóng)作廢棄物油菜秸稈作為典型生物質(zhì)原料,以HZSM-5和MCM-41分子篩為催化劑,在兩段式固定床反應(yīng)器上進(jìn)行了協(xié)同在線催化生物質(zhì)熱解氣制備精制生物油的研究。具體研究工作如下:(1)以油菜秸稈為原料,在兩段式固定床反應(yīng)器上進(jìn)行了MCM-41分子篩在線催化提質(zhì)生物質(zhì)熱解氣的試驗(yàn)研究�？疾炝舜呋瘻囟�、催化床層高度和體系壓力對精制生物油有機(jī)相產(chǎn)率的影響;采用正交試驗(yàn)法和響應(yīng)面法優(yōu)化了催化提質(zhì)工藝過程。結(jié)果表明,催化溫度、催化床層高度和體系壓力對精制生物油有機(jī)相產(chǎn)率影響較大,且催化溫度和體系壓力之間存在明顯的交互作用;正交試驗(yàn)法優(yōu)化的結(jié)果為催化溫度500℃,催化床層高度2.5cm,體系壓力5kPa,該條件下有機(jī)相產(chǎn)率為15.57%,響應(yīng)面法優(yōu)化的結(jié)果為催化溫度502℃,催化床層高度2.7cm,體系壓力7kPa,該條件下有機(jī)相產(chǎn)率為15.84%。(2)在最優(yōu)有機(jī)相產(chǎn)率條件下,采用MCM-41分子篩在線催化提質(zhì)生物質(zhì)熱解氣制備精制生物油,并對有機(jī)相產(chǎn)物進(jìn)行分析。對不同使用時(shí)間的催化劑及制取的有機(jī)相產(chǎn)物進(jìn)行分析,從生物油品質(zhì)和催化劑失重率兩個(gè)角度分析了催化劑的使用耐久性。結(jié)果表明,精制生物油有機(jī)相中芳香族類物質(zhì)含量較高,為58.45%,且主要為酚類物質(zhì)(占芳香族類的64.69%),脂肪烴類含量為16.53%;精制生物油有機(jī)相在惰性氛圍和氧化氛圍的失重差距明顯,在空氣氛圍具有較好的燃盡效果,最終灰分殘余量僅為0.37%;當(dāng)催化劑連續(xù)在線催化提質(zhì)生物質(zhì)熱解氣100min后,精制生物油有機(jī)相品質(zhì)逐漸惡化,催化劑活性明顯降低。(3)采用兩種方案分層布置催化劑(HZSM-5/MCM-41和MCM-41/HZSM-5),與MCM-41和HZSM-5單獨(dú)催化進(jìn)行了對比,對制取的有機(jī)相產(chǎn)物進(jìn)行了詳細(xì)的分析。結(jié)果表明,協(xié)同催化較單獨(dú)催化可獲得較高的氣相產(chǎn)率和較低的液相產(chǎn)率;協(xié)同催化生成了許多芳香烴類物質(zhì),且有機(jī)相中含氧芳香族類物質(zhì)有所降低,其中MCM-41/HZSM-5協(xié)同催化更有利于有機(jī)相中烴類物質(zhì)的生成,且烴類物質(zhì)以單環(huán)芳香烴為主,同時(shí)碳原子數(shù)為C6~C9的烴類物質(zhì)含量較高。(4)將單獨(dú)使用(MCM-41和HZSM-5)和分層布置(HZSM-5/MCM-41和MCM-41/HZSM-5)的催化劑分別連續(xù)在線催化提質(zhì)生物質(zhì)熱解氣200min,對各失活催化劑樣本在空氣氛圍下進(jìn)行熱重分析。結(jié)果表明,在300℃~800℃區(qū)間內(nèi),HZSM-5分子篩有兩個(gè)失重區(qū)間,MCM-41分子篩僅有一個(gè)失重區(qū)間,表明HZSM-5上沉積的焦炭既包含纖維狀焦炭,又包含一定量的石墨狀焦炭,而MCM-41上沉積的焦炭多為疏松的纖維狀焦炭。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TK6

【參考文獻(xiàn)】

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