生物質(zhì)二元催化熱解制備烴類化合物的實驗研究.pdf

1、化石能源危機和環(huán)境污染日益嚴重，尋找可再生、可持續(xù)、對環(huán)境友好的清潔燃料替代品的需求更加迫切?？焖俅呋療峤馐强梢陨镔|(zhì)直接轉(zhuǎn)化為液體燃料和化學(xué)品，是一項非常具有前景的轉(zhuǎn)化技術(shù)。目前，生物質(zhì)催化熱解一般采用微孔擇形催化劑制備烴類化合物，但該催化劑由于需要具有擇形性，所以孔道較小，生物質(zhì)熱解產(chǎn)生的大分子化合物不能進入催化劑孔道，不僅不能被催化轉(zhuǎn)化，而且會引起催化劑堵塞和結(jié)焦失活，已成為制約生物質(zhì)直接催化熱解的瓶頸?；诖?，本文提出了二元催化

2、熱解，利用Al2O3、FCC、CaO和MgO等大孔/中孔催化劑良好的斷鍵性能，將大分子含氧化合物斷成小分子含氧化合物，然后再用微孔ZSM-5催化劑將小分子含氧化合物擇形轉(zhuǎn)化成烯烴和芳烴，從而提高烴類化合物產(chǎn)率，減少催化劑結(jié)焦失活。
　　開展TG-FTIR實驗研究，考察了生物質(zhì)在不同單一和二元催化劑下的熱解過程和產(chǎn)物官能團分布規(guī)律，篩選合適的斷鍵催化劑。結(jié)果表明，Al2O3與ZSM-5協(xié)同作用以及CaO與ZSM-5協(xié)同作用可提高C-

3、H、芳環(huán)和芳雜環(huán)的產(chǎn)率。
　　在Py-GC/MS裝置上，以微孔ZSM-5為脫氧制烴催化劑，輔以FCC、CaO、MgO和Ca10(PO4)6(OH)2等斷鍵催化劑，對生物質(zhì)開展二元催化熱解實驗研究。結(jié)果表明，斷鍵催化劑Ca10(PO4)6(OH)2和CaO作為酸性脫氧催化劑ZSM-5的添加劑，可以顯著提高芳香烴的產(chǎn)量，前者能提高60％，后者能提高50％。此外，過量添加劑將抑制芳香烴產(chǎn)量提高。與其它布置方式相比，生物質(zhì)物料、CaO和Z

4、SM-5催化劑三者分散布置生成的烴類產(chǎn)物最多。
　　在小型連續(xù)進料催化熱解流化床-固定床裝置上開展了生物質(zhì)二元催化熱解的實驗研究，生物質(zhì)在流化床中在斷鍵催化劑的作用下催化裂解成小分子含氧化合物，熱解氣隨載氣又進入其后的固定床，在酸性脫氧催化劑ZSM-5作用下催化脫氧轉(zhuǎn)化為芳香烴類化合物。實驗結(jié)果表明:引入一定量的Al2O3、CaO、FCC與ZSM-5構(gòu)成二元催化，能提高生物油中芳香烴的產(chǎn)率，總產(chǎn)率分別提高了28％、25％、18％。