生物質(zhì)是繼煤炭、石油、天然氣之后的第四大能源,但生物質(zhì)能源利用過程中產(chǎn)生的焦油具有毒性大、腐蝕設(shè)備等問題,因此,需尋找一種經(jīng)濟(jì)有效的方法去除生物質(zhì)能源利用過程中產(chǎn)生的焦油,從而提高其利用率。本論文重點(diǎn)研究了一類來源廣泛、制備工藝簡(jiǎn)單的催化劑對(duì)焦油不同組分的催化裂解作用。選擇環(huán)己烷、正庚烷、甲苯、噻吩、吡啶作為生物質(zhì)焦油組分的模型化合物,以煤半焦(char)作為催化劑載體,制備了不同表面結(jié)構(gòu)及其負(fù)載不同金屬的半焦基催化劑,在固定床反應(yīng)器內(nèi)研究了焦油的不同組分在半焦基催化劑作用下的變化情況及催化劑的使用壽命。通過X射線衍射(XRD)、N_2等溫吸附脫附(BET、BJH)、掃描電鏡-能譜(SEM-EDS)、紅外光譜(IR)、氣相色譜、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)等方法對(duì)催化劑及液相和氣相產(chǎn)品進(jìn)行表征。采用水蒸氣活化半焦制備的系列活化半焦催化劑(AC-X),具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積,活化后半焦表面的堿金屬含量增加,活化前后半焦的微晶結(jié)構(gòu)差異較小�；罨虢箤�(duì)模型化合物的催化裂解效果影響較大,其中AC-15催化劑,在裂解溫度為600℃,催化劑用量為5g時(shí),對(duì)模型化合物環(huán)己烷的催化裂解比熱裂解的H_2和CH_4收率分別提升了138%和24%,液體收率降低了3.59%。不同活化半焦對(duì)模型化合物裂解效果不同,其中,AC-15催化劑對(duì)模型化合物正庚烷的裂解效果最好,H_2收率和CH_4收率達(dá)到213.39mL/g和23.05mL/g,催化劑的催化活性在反應(yīng)240min時(shí)依然穩(wěn)定。采用浸漬法制備的Fe-char和Ni-char催化劑對(duì)五種模型化合物的催化裂解效果差異較大,其中,Ni-char催化劑對(duì)正庚烷的裂解效果最好,Fe-char催化劑對(duì)環(huán)己烷的催化裂解效果最好。Ni-char催化劑對(duì)五種模型化合物的催化活性均高于char和Fe-char催化劑,但其催化活性受積碳影響較大。Ni-char催化劑原料易得,工藝簡(jiǎn)單,焦油裂解率高,具有一定的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。通過GC-MS和IR分析不同模型化合物在半焦基催化劑作用下的產(chǎn)物,探究反應(yīng)機(jī)理。結(jié)果表明:AC-15及Ni-char催化劑催化烷烴時(shí)液相產(chǎn)物主要生成小分子烯烴,AC-15催化劑催化裂解環(huán)烷烴及芳香烴時(shí)主要發(fā)生加氫反應(yīng)和開環(huán)反應(yīng),Ni-char催化劑催化環(huán)烷烴和芳香烴時(shí)主要發(fā)生開環(huán)反應(yīng)和重組反應(yīng)。
【學(xué)位單位】：河北科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TK6
【部分圖文】：

圖 1-1 我國一次能源消耗數(shù)據(jù)分布圖前，我國一次能源消耗數(shù)據(jù)的分布如圖 1-1 所示。由圖可以看出，我國開采利用仍占較大比例，對(duì)可再生能源的利用僅為 0.5%。基于此，201院辦公廳發(fā)布了《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃（2014－2020 年）》[7]，以及在 月國家發(fā)改委發(fā)布了《國家應(yīng)對(duì)氣候變化規(guī)劃（2014－2020）》，明確發(fā)展風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等清潔能源”。物質(zhì)能源是所有的可再生清潔能源中唯一的碳源，且易于運(yùn)輸和儲(chǔ)存。

圖 2-1 實(shí)實(shí)工藝實(shí)程圖2-過濾器，3-三通閥，4-安全閥，5-恒實(shí)泵，6-單向閥，7-轉(zhuǎn)子實(shí)量，10-蒸發(fā)器，11-氣體預(yù)熱器，12-電爐，13-熱電偶 14-冷凝器，1516-針閥劑的制備催化劑的制備龍?zhí)逗置汉Y分出粒徑在 0.4~1mm 之攻的顆粒。在反應(yīng)器中再加入 200g 粒徑為 0.4~1mm 之攻的小龍?zhí)逗置�，安�?shí)好床層 42cm 處。 N2減壓閥至開啟國態(tài)，打開 N2鋼瓶閥門，調(diào)節(jié)減壓閥后實(shí)實(shí)總電源、加熱爐、氣體預(yù)熱器、N2質(zhì)量實(shí)量計(jì)開關(guān)，始溫度為 40℃在 60min 逐漸升至 800℃，在 800℃下保溫 9半焦（實(shí)實(shí)過程在惰性氣體氮?dú)獾臍夥障峦瓿�，氮�(dú)鈱?shí)量為 1

2）調(diào)節(jié) N2減壓閥至開啟國態(tài)，打開 N2鋼瓶閥門，調(diào)節(jié)減壓閥壓力不超過 1MPa，使用 N2吹掃系統(tǒng) 20min，將加熱爐的溫度提升到 800℃，預(yù)熱器溫度 300℃，啟動(dòng)加熱爐升溫程序。調(diào)節(jié)床層溫度為 800℃。3）待反應(yīng)管升溫至 800℃。打開恒實(shí)泵以 2.5mL/min 泵入蒸餾水。蒸餾水將以水蒸氣的形式進(jìn)入反應(yīng)管中對(duì)催化劑進(jìn)行擴(kuò)孔，保持預(yù)熱器溫度為 300℃。改變水蒸氣通入時(shí)攻，分別制得活化時(shí)攻為 0min、5min、10min、15min、30min 和60min 的半焦基催化劑，分別表示為：AC-0，AC-5，AC-10，AC-15，AC-30，AC-60。制取不同活化的半焦基催化劑并實(shí)入自封袋中待用。2.2.3.3 鎳基、鐵基催化劑的制備國基、國基催化劑的制備實(shí)程如圖 2-3 所示：
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本文編號(hào)：2863094