生物質(zhì)作為后化石時(shí)代有機(jī)碳的唯一來(lái)源,是一種可以轉(zhuǎn)化為液體燃料和化學(xué)品從而實(shí)現(xiàn)化石能源替代的可再生資源。生物質(zhì)催化熱解技術(shù),在沸石催化劑作用下將生物質(zhì)選擇性一步轉(zhuǎn)化為烯烴和芳香烴等重要的基礎(chǔ)化工原料和平臺(tái)化合物,因此近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。然而由于生物質(zhì)催化熱解技術(shù)仍存在催化劑積炭嚴(yán)重等問(wèn)題,催化劑很快失去活性后便需要再生,大幅提高運(yùn)行成本,因此目前尚未得到大型商業(yè)化應(yīng)用。針對(duì)上述問(wèn)題,本文主要針對(duì)催化劑積炭問(wèn)題,將積炭分為促進(jìn)反應(yīng)的“活性積炭”和造成結(jié)焦失活的“惰性積炭”,原位識(shí)別兩類(lèi)積炭的化學(xué)組分,探究活性積炭的形成與演變規(guī)律以及對(duì)反應(yīng)物的作用機(jī)制,基于實(shí)驗(yàn)和理論研究建立關(guān)聯(lián)積炭量和產(chǎn)物分布的生物質(zhì)催化熱解動(dòng)力學(xué)模型,最后從催化劑結(jié)構(gòu)和工藝兩個(gè)角度對(duì)積炭失活催化劑再生過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化,最終實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)催化熱解-再生循環(huán)穩(wěn)定運(yùn)行。生物質(zhì)熱解組分的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)對(duì)催化目標(biāo)產(chǎn)物特性以及積炭特性有重要的影響。在氣相流動(dòng)反應(yīng)器上考察了熱解溫度、質(zhì)量空速、分壓等參數(shù)對(duì)具有不同官能團(tuán)的生物質(zhì)熱解衍生物（不飽和呋喃環(huán),飽和呋喃環(huán)和直鏈）的催化特性的影響。以呋喃作為纖維素?zé)峤獯砦镔|(zhì),宏觀探索其催化轉(zhuǎn)化中積炭的理... 

【文章來(lái)源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：122 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程示意固??

等ｔ４５＇４７１。??裂解是在催化劑的作用下將生物油或熱解氣進(jìn)一步裂解成較小的分子，在此過(guò)程，核也在于催化劑的選擇，Ｗ達(dá)到不巧日椅產(chǎn)物的目標(biāo)ＨＺＳＭ－５、ＨＹ等催化或生物質(zhì)熱解氣的催化脫氧，采用這類(lèi)催化劑進(jìn)行催化裂解時(shí)，顯示出了商效的脫Ｗ芳香炫為主的液態(tài)控類(lèi)產(chǎn)物但同時(shí)也存在輕類(lèi)產(chǎn)物的產(chǎn)率較低、反應(yīng)器劑極易積炭失活、失活的催化劑再生較為困難等問(wèn)題。催化加氨是在高壓（７￣２０溶劑的條件下，生物油在催化劑的作用下發(fā)生加氨、脫氧和重整等多種反應(yīng)，其形式脫除，從而得到高碳氨含量的液體燃料和催化裂解相比，催化加氨除件Ｗ外，加氨過(guò)程還會(huì)消耗大量的氨氣，每公斤生物油完全脫筑需要消耗６００￣１００催化醋化是在生物油中加入醇類(lèi)助劑，在催化劑作用下將生物油中的簇酸等組分從而改善生物油的性質(zhì)。但是醋化過(guò)程存在的一個(gè)最大的問(wèn)題是，竣酸發(fā)生醋化而且這些水分很難移除，大量的水分會(huì)給生物油的應(yīng)用帶來(lái)不利影響??免上述問(wèn)題，部分學(xué)者提出在熱解過(guò)程中加入催化劑，生物質(zhì)直接熱解生成的含劑孔道，發(fā)化脫水、脫叛、脫綾、環(huán)化、低聚等一系列反應(yīng)，可Ｗ將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化高附加值化學(xué)品生物質(zhì)直接催化熱解可Ｗ簡(jiǎn)化生物質(zhì)熱解一生物油提質(zhì)過(guò)了熱解氣冷凝中能量的損失。??催化劑床層催化劑表面??

一般需要７步（１）反應(yīng)物擴(kuò)散至催化劑顆粒！?（２）反應(yīng)物在孔道擴(kuò)散；（３）反應(yīng)物吸附在催??化劑表面；（４）反應(yīng)物在表面活性位發(fā)生催化反應(yīng)；（５）中間產(chǎn)物在活性中必脫附；（６）產(chǎn)物向??外擴(kuò)散脫離催化劑孔道；（７）產(chǎn)物與催化劑分離，反應(yīng)過(guò)程如圖１－３所示。在多相催化中有一類(lèi)擇??形傕化反應(yīng)，可Ｗ將反應(yīng)物定向轉(zhuǎn)化為某一類(lèi)產(chǎn)物。催化反應(yīng)主要發(fā)生在晶內(nèi)，只有那些大小和形??狀與孔道結(jié)構(gòu)相匹巧的物質(zhì)能夠擴(kuò)散出通道，成為最終產(chǎn)物，這就是擇形催化ｔａ’Ｗ。??目前，生物質(zhì)催化熱解中使用的催化劑主要集中于Ｗ下兩大類(lèi)：金屬類(lèi)和分子篩類(lèi)。楊海平、??Ｎｉｓｈｉｍｕｒａ等研究發(fā)現(xiàn)，堿金屬鹽Ｋ２ＣＯ３作為添加劑，纖維素催化熱解氣體產(chǎn)物產(chǎn)率增加，焦油產(chǎn)率??減小，且大幅降低了熱解起始溫度ｔＭ’Ｗ。陳鴻偉、ＰｉｉｔＯｎ等考察了?ＣａＯ和ＭｇＯ對(duì)生物質(zhì)催化熱解的??影響，結(jié)果表明ＣａＯ不但能夠促進(jìn)熱解過(guò)程，而且增加了焦炭和氣體產(chǎn)物的產(chǎn)率ｔｗｉ。ＭｇＯ的加入??雖然降低了生物油的產(chǎn)率，但是提高了生物油的品質(zhì)，生物油的熱值提高，且含氧量降低ｔＷ。Ｌｕ等??使用Ｐｙ－ＧＣ－ＭＳ研究了?Ｔｉ〇２、Ｚｒ〇２及Ｃｅ、Ｒｕ和Ｐｄ改性催化劑對(duì)白木楊的熱解機(jī)制

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3481970