减压蒸馏生物油与乙醇在金属负载微介孔分子筛上共催化裂化的研究

发布时间：2019-11-12 17:14

【摘要】：生物油是生物质在无氧与中温下快速热裂解的液体产物,有望替代传统化石燃料成为新型燃料,但其高含水率、高酸性、高含氧率、低热值及热稳定性差的缺点导致无法直接用作燃料使用,因此必须对其进行精制改质。催化裂化是一种十分重要的生物油精制方法,能够实现生物油组分的彻底改变。催化裂化以常压反应条件温和且无需还原性气体的优势,一直为专家学者所关注。催化裂化反应常用的的微孔分子筛和有序介孔材料均由于自身的缺陷而在应用上受到限制,本文采用微介孔多级孔道结构的复合分子筛来提高催化活性和抗积炭性能。关于粗生物油含水率高的问题,本文采用减压蒸馏方式得到生物油高沸点馏分。针对目前生物油(H/C)eff较低的问题,本文提出添加乙醇与减压蒸馏生物油进行共催化裂化的思路,旨在降低精制生物油中酸性物质含量,并对精制后气、液和固体产物的分布进行分析。本文采用减压蒸馏生物油与无水乙醇以2:3(质量比)混合为原料,在固定床中ZSM-5/MCM-41和Ni-ZSM-5/MCM-41分子筛上共催化裂化,考查了反应温度,质量空速(WHSV)和金属负载量对裂化产物的影响。对ZSM-5/MCM-41和Ni-ZSM-5/MCM-41进行了NH3-TPD、H_2-TPR、BET和N_2吸附-脱附等表征,对裂化气体产物通过气相色谱仪分析,减压蒸馏生物油和精制生物油采用气相色谱-质谱联用仪进行定量分析。研究发现:反应温度500℃,WHSV 3.75 h-1时,精制生物油中有11.7%酯类物质和4.6%芳香烃,酸类物质从减压蒸馏脱水后生物油中的25.6%降至反应后的0.1%,效果显著,且精制生物油产率为46.8%。在反应温度为500℃、WHSV3.75 h-1条件下对使用不同Ni负载量催化剂的研究中发现,当Ni负载量为6wt.%时,有机酸含量降至0.1%,气体产物中CO_2和CO浓度总和为36.8%,相较于ZSM-5/MCM-41,6 wt.%Ni-ZSM-5/MCM-41有较好的脱氧效果。采用减压蒸馏生物油与乙醇在金属负载微介孔分子筛上共催化裂化能够有效地降低生物油内酸含量和氧含量,采用等体积浸渍法制备的Ni-ZSM-5/MCM-41复合分子筛有较高活性,此共催化裂化方法令生物油的品质得到提升,为后续生物油工业化应用提供基础数据。
【图文】：

特征单元,生物油

通过共边连接五硅链结构，如图度为 300~600℃[59]，较高的比表面优势令 ZSM-5 显示出较好的催化SM-5 经 H 离子交换制得的强酸筛是最常用的催化剂之一。HZSM进生物油组分脱氧和脱羧基，与此化和低聚等反应，将含氧生物油转

生物质,水含量,催化剂,组分

MCM-41 MCM-48 MCM-50图 1-3 M41S 型的三种结构[56]Figure 1-3 Three structures of M41S type[56]tephanidis 等[63]对 HZSM-5 和 Al-MCM-41 为催化剂来催化生物质热并对反应后的组分进行了研究分析，结果表明加入 HZSM-5 后精制低，，水含量和气体产物含量升高，而 Al-MCM-41 和 HZSM-5 的影响
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O643.36;TE667

【参考文献】