纖維素催化裂解制取富低碳烯烴合成氣研究.pdf

1、航空燃料消費(fèi)高速增長、對外依存度居高不下，嚴(yán)重威脅著我國能源可持續(xù)發(fā)展和戰(zhàn)略安全。溫室氣體的大量排放，也讓我國承受了巨大國際壓力。生物質(zhì)是唯一可以直接轉(zhuǎn)化為含碳液體燃料的可再生能源，我國有豐富的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)資源儲量。開發(fā)以木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)為原料制取低碳烯烴、基于低碳烯烴齊聚合成的航空生物燃油技術(shù)路徑，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能高品位和規(guī)?；?，對于建立我國多元化能源體系、解決制約我國能源結(jié)構(gòu)瓶頸、實(shí)現(xiàn)2020年減排目標(biāo)，具有重要戰(zhàn)略意義。<

2、br>　　依托國家重點(diǎn)發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）資金資助項(xiàng)目《生物質(zhì)制取高品位液體燃料基礎(chǔ)問題研究（2013CB228100）》，本文圍繞以木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)為原料制取低碳烯烴、基于低碳烯烴聚合的航空生物燃油合成機(jī)制，探討了纖維素作為生物質(zhì)代表固定床催化裂解制取富低碳烯烴合成氣的可行性。本文主要工作如下：
　　一、反應(yīng)工況對纖維素催化裂解的影響。開展纖維素催化裂解的控制條件，包括反應(yīng)溫度、載氣流速、催化劑/原料質(zhì)量比等參數(shù)對氣液固三相

3、產(chǎn)物質(zhì)量收率、氣相產(chǎn)物碳摩爾收率和低碳烯烴碳分布等影響研究。在反應(yīng)溫度為650℃、載氣流速為30 ml/min、催化劑/原料質(zhì)量比為4的優(yōu)化反應(yīng)條件下，低碳烯烴質(zhì)量收率為5.5 wt.％，對應(yīng)碳摩爾收率為10.5 C-mol%。
　　二、催化劑性質(zhì)對纖維素催化裂解的影響。進(jìn)行了不同硅鋁比和不同 Ce改性負(fù)載量HZSM-5催化劑對氣液固三相產(chǎn)物質(zhì)量收率、氣相產(chǎn)物碳摩爾收率和低碳烯烴碳分布等影響研究。在3 wt.%Ce/HZSM-5(

4、硅鋁比為25)的優(yōu)化條件下，低碳烯烴質(zhì)量收率和碳摩爾收率分別為6.8 wt.%和13.1 C-mol%。
　　三、纖維素催化裂解催化劑表征。采用 XRD、BET、NH3-TPD和 Py-FTIR等表征手段對不同硅鋁比和不同Ce改性負(fù)載量HZSM-5催化劑進(jìn)行分析。通過適量添加Ce負(fù)載量優(yōu)化HZSM-5催化劑的表面酸強(qiáng)弱和酸類型分布、優(yōu)化催化劑孔道的擇形性，提高烯烴選擇性，但過度負(fù)載可能會覆蓋催化劑的酸性位點(diǎn)而導(dǎo)致烯烴收率下降。