生物質熱解衍生物催化轉化催化劑積炭動力學及機理研究.pdf

1、在化石燃料枯竭、生態(tài)環(huán)境惡化的現代社會，世界各國均高度重視開發(fā)利用清潔可再生能源，生物質能源儲量豐富、來源廣泛、低污染、零CO2排放，而且是唯一可再生的有機碳來源，被認為是可以部分取代化石燃料的新能源。
　　生物質催化熱解可以一步制備高品質液體燃料和化學品，是極具發(fā)展?jié)摿Φ纳镔|能利用技術。但在熱解過程中催化劑容易積炭失活，導致目標產物產率和選擇性降低，限制了生物質催化轉化技術的發(fā)展。因此，研究生物質催化轉化反應中催化劑的積炭行為

2、至關重要。
　　生物質熱解衍生物的催化轉化是復雜反應過程，研究不同含氧官能團的催化轉化反應特性有助于探究其反應過程中的積炭機理。本文選取糠醛、愈創(chuàng)木酚作為生物質熱解的模型化合物，在固定床反應器中進行催化轉化，考察了反應條件（反應溫度、質量空速、分壓）對催化轉化產物產率和選擇性以及催化劑積炭量的影響。結果表明，溫度對模化物催化轉化的影響最顯著，可以通過控制反應條件以提高目標產物的產率。根據反應產物分布隨反應時間的變化，推測了糠醛和愈

3、創(chuàng)木酚可能的反應途徑。根據反應條件對催化劑積炭量的影響，建立了積炭量與反應條件的經驗關聯模型，可以預測反應過程中催化劑的積炭量。
　　為了進一步研究催化劑的積炭機理，采用熱重分析、氮氣等溫吸附脫附、氨氣程序升溫脫附、X射線衍射、掃描電子顯微鏡等技術對不同反應時間的積炭催化劑進行了表征，探究積炭隨反應時間的演變行為。研究發(fā)現，反應初期，催化劑表面有大量的酸性中心，促進了催化反應及積炭反應，積炭量迅速增加，沉積在催化劑表面及孔道內，導

4、致催化劑比表面積及孔體積迅速下降，酸性中心減少。反應后期，積炭增量趨于平緩，積炭物種向稠環(huán)芳烴演變。
　　利用集總的方法，將生物質熱解衍生物催化轉化反應中的原料和產物分為六個集總組分建立?；锎呋D化的集總反應網絡，同時考慮反應溫度、質量空速、分壓、反應時間、催化劑積炭失活等影響因素，建立了考慮積炭失活的集總動力學模型，利用數學擬合確定了動力學參數，并對該模型進行了統(tǒng)計學驗證。結果表明各組分模型計算值與實驗值的平均相對誤差一般小于