分子筛负载水滑石催化热裂解蓝藻制取生物油的研究

发布时间：2020-06-16 22:19

【摘要】：藻类是一种简单的水生生物,以其生长周期短、光合效率高、不占用耕地、来源广泛等优势,成为应用前景广阔的第三代生物燃料原料。生物燃料是一种可再生的绿色能源,将来可代替石油燃料。我国湖泊大多都处于富营养化状态,产生了丰富的藻类生物质,将其资源化处理不仅能缓解水体的富营养化问题,还能产生经济效益。本论文对催化热裂解蓝藻制取生物油进行一系列的研究。本论文以分子筛ZSM-5为载体,采用水热法制备分子筛负载镁铝复合氧化物(MgAl-LDO/ZSM-5),并采用 XRD、N2 物理吸附、SEM、NH3 和 C02 程序升温脱附等方法对其进行表征。结果表明,复合物具有典型的MgAl-LDO片状结构,孔隙由MgAl-LDO片状结构堆积形成的介孔和载体具有的微孔组成。而且复合物表面具有ZSM-5的酸性中心和MgAl-LDO的碱性中心,是一种酸碱双功能催化剂。采用自行搭建的固定床热裂解反应装置进行蓝藻的催化热裂解实验,以氮气为载气,以MgAl-LDO/ZSM-5为催化剂。研究了催化剂对产物分布的影响,并考察了裂解终温、升温速率和催化剂比例等工艺参数对产物分布的影响,得出最佳的蓝藻热裂解条件为:823 K,升温速率为10 K/min,氮气流量为55 mL/min(标况),MgA14-LDO/ZSM-5与蓝藻的质量比为0.75。该条件下,液体产物的产率达到41.6%,生物油产率仅有14.0%,热值为37.164 MJ/kg。气质联用对生物油的分析结果表明,在MgA14-LDO/ZSM-5催化下生物油中腈类、醇类化合物明显减少。将甲醇气化后随载气进入反应器中,进行甲醇-氮气气氛下的催化热裂解蓝藻实验。甲醇-氮气气氛下,最佳的工艺条件为:裂解终温823 K,升温速率10 K/min,甲醇的流量为66 mL/min(标况),氮气流量为55 mL/min(标况),MgA13-LDO/ZSM-5与蓝藻的质量比为1时,生物油的产率最大,达到21.6%,高于同等条件时氮气气氛下的最大生物油产率。甲醇-氮气气氛下,MgA13-LDO/ZSM-5催化的生物油的成分相对氮气气氛下有明显的改变,芳香族化合物、腈类的含量增加,吡咯类、吡啶类、酰胺类、胺类和含氧化合物的含量减少,品质有所改善。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE667

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