【摘要】：在化石資源緊缺的背景下,傳統(tǒng)化工行業(yè)需要加速革新技術。單環(huán)芳烴(MAHs)作為重要的化工原料,其傳統(tǒng)的制備方法過度依賴石油等不可再生資源。HZSM-5催化熱解生物質制備MAHs的技術路線是具有潛力的技術之一,但所得生物油中含有大量有害的多環(huán)芳烴(PAHs),并且HZSM-5催化劑易積碳失活,這些特性均阻礙了該技術的商業(yè)化應用。為此,分別通過改性催化劑和引入額外氫源的方式優(yōu)化了 HZSM-5催化熱解生物質制備單環(huán)芳烴的技術路線。1、Ti(SO4)2-Mo2N/HZSM-5催化劑催化裂解松木選擇性制備單環(huán)芳烴為了實現(xiàn)在抑制多環(huán)芳烴的基礎上選擇性制備單環(huán)芳烴,對HZSM-5分子篩催化劑進行了改性(Mo2N/HZSM-5、Ti(SO4)2/HZSM-5、Ti(SO4)2-Mo2N/HZSM-5),并將改性催化劑用于松木的催化裂解實驗。分別在熱裂解儀-氣相色譜質/譜聯(lián)用儀(Py-GC/MS)和生物質催化裂解小試實驗裝置上考察了不同改性催化劑、催化裂解溫度以及催化劑/生物質比對芳香烴產(chǎn)物分布的影響。Py-GC/MS實驗結果表明,在催化裂解溫度為650℃、催化劑/生物質比為7的最佳工況下,Ti(SO4)2-Mo2N/HZSM-5催化性能最優(yōu),MAHs的產(chǎn)率達到了 12.53wt%,而PAHs的產(chǎn)率僅為 1.1Owt%。與 HZSM-5 相比,Ti(SO4)2-Mo2N/HZSM-5 顯著促進了 MAHs 的形成并抑制了 PAHs。此外,根據(jù)小試實驗結果可知,Ti(SO4)2-Mo2N/HZSM-5相比未改性催化劑,提高了油相和氣相產(chǎn)物的產(chǎn)率,降低了固相產(chǎn)物的產(chǎn)率。當催化劑裂解溫度為650℃、催化劑/生物質比為4:3時,Ti(SO4)2-Mo2N/HZSM-5作用下MAHs和PAHs的產(chǎn)率最佳,分別為9.71wt%和1.45wt%。同時,改性催化劑的穩(wěn)定性測試也證實了 Ti(SO4)2-Mo2N/HZSM-5在MAHs的生成和抗失活方面優(yōu)于HZSM-5。2、甲酸鈣供氫作用下HZSM-5催化裂解松木選擇性制備單環(huán)芳烴HZSM-5催化裂解生物質時,由于原料的低H/C比會導致催化劑孔道內(nèi)烴池處在貧氫狀態(tài)。為此,在催化裂解體系中引入供氫劑來提供額外的氫源。本研究在Py-GC/MS上進行了不同供氫劑(甲醇、甲酸鈣、聚對苯二甲酸乙二酯)作用下HZSM-5催化裂解松木的實驗。還考察了催化裂解溫度、供氫劑/生物質比以及改性催化劑對供氫劑作用下芳烴產(chǎn)物收率的影響。實驗結果表明,在扣除供氫劑催化裂解生成的熱解產(chǎn)物后,甲醇、甲酸鈣和聚對苯二甲酸乙二酯對單環(huán)芳烴產(chǎn)率的促進分別為-0.02%、-36.72%和6.74%,這說明甲酸鈣具有良好的供氫效果。為了進一步提高MAHs的產(chǎn)量,分別用Zn、Fe和Ga對HZSM-5改性并用于甲酸鈣供氫作用下松木的催化裂解實驗,Ga改性明顯促進了 MAHs的生成,相比未改性催化劑,MAHs的產(chǎn)率增加了 24.7%。除此之外,還考察了甲酸鈣熱解產(chǎn)物對HZSM-5催化熱解產(chǎn)物分布的影響。
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ241

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本文編號：2774216