改性ZSM-5分子筛催化热解生物质研究

发布时间：2020-05-28 12:07

【摘要】：随着化石资源的枯竭，主要产自于石化行业的芳烃和烯烃越来越难以满足市场需求。生物质产量丰富，，价格低廉，被认为是生产可再生化学品的最有吸引力的原料。在众多的生物质转化技术中，催化快速热解技术可以将生物质直接转化为芳烃和烯烃等石油化工产品，因此被认为是一种极具潜力的技术。 以传统ZSM-5分子筛为载体，通过浸渍法负载硼元素改性ZSM-5。此外，通过Zn元素和NaOH碱溶液处理制备介孔Zn改性Zn/ZSM-5双功能复合分子筛。选用X射线衍射，N2-吸附脱附和吡啶红外等方法对催化剂的酸性和结构进行了表征。在居里点热解仪和Pyroprobe5200热解仪上研究改性分子筛对生物质催化热解反应的催化性能。 ZSM-5分子筛通过硼元素负载改性之后，其酸性降低，同时孔径减小。当硼负载量为1%时，ZSM-5在纤维素催化热解中保持了较高的催化活性，促进了高附加值单环芳烃的产生，降低了多环芳烃的产率。纤维素和低密度聚乙烯（LDPE）共催化热解表现出显著的协同作用，进一步优化了产物分布。当纤维素与LDPE以4:1比例混合共催化热解时，与ZSM-5单独催化热解纤维素相比，单环芳烃产率从20.0%提高至24.6%，而多环芳烃的产率则从11.3%下降到6.0%。除此之外，对二甲苯的产率和选择性分别从2.23%和47.9%上升到5.57%和75.2%。在生物质催化快速热解中，硼改性ZSM-5和添加塑料共进料均有利于优化产物分布。 通过Zn元素和碱处理改性之后，ZSM-5分子筛Br nsted酸酸量下降，Lewis酸酸量上升。在榉木和LDPE共催化快速热解中，改性分子筛显著提高了石油化学品的产率。与ZSM-5相比，介孔Zn/ZSM-5将共热解产物中高附加值单环芳烃和烯烃的产率提高了24.3%，同时抑制了50.8%的多环芳烃的产生。这主要归因于介孔Zn/ZSM-5增强了催化剂的扩散性能和脱氢活性。这一结果表明，在生物质和塑料共催化快速热解中，严格控制脱硅和Zn浸渍改性ZSM-5分子筛有利于提高转化效率和优化产物分布。 本论文研究表明，在生物质催化快速热解中，硼元素、锌元素以及碱处理和Zn复合改性改变了分子筛的酸性和孔径大小，是一种简易可行的改变产物分布和提高高价值产物产率的方法。
【图文】：

些精密的化[28]。沸[29]。沸石的结构通过沸石是具有石分子筛是图 1-1过空间限制可有晶体结构是最常见的择1 多相催化过可以区别特的硅铝分子择形催化剂过程[27]特定的产物子筛，具有剂，广泛应用和反应物，有开放的孔道用于石油化这种现道结构和化工行业。

定了1.5.2在催化快速了产物的构成2 生物质催速热解过程成和收率[34图 1-2 纤程中，催化剂4-36]。纤维素催化热剂起着决定热解机理[33]定性作用，因为催化剂剂的性质直直接决
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK6

【参考文献】

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本文编号：2685219