生物質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。快速催化熱解是可以生物質直接轉化為液體燃料和化學品，是一項非常具有前景的轉化技術。目前，生物質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，生物質熱解產生的大分子化合物不能進入催化劑孔道，不僅不能被催化轉化，而且會引起催化劑堵塞和結焦失活，已成為制約生物質直接催化熱解的瓶頸。基于此，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化成烯烴和芳烴，從而提高烴類化合物產率，減少催化劑結焦失活。
　　開展TG-FTIR實驗研究，考察了生物質在不同單一和二元催化劑下的熱解過程和產物官能團分布規(guī)律，篩選合適的斷鍵催化劑。結果表明，Al2O3與ZSM-5協同作用以及CaO與ZSM-5協同作用可提高C-

3、H、芳環(huán)和芳雜環(huán)的產率。
　　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，對生物質開展二元催化熱解實驗研究。結果表明，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量提高。與其它布置方式相比，生物質物料、CaO和Z

4、SM-5催化劑三者分散布置生成的烴類產物最多。
　　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二元催化熱解的實驗研究，生物質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作用下催化脫氧轉化為芳香烴類化合物。實驗結果表明:引入一定量的Al2O3、CaO、FCC與ZSM-5構成二元催化，能提高生物油中芳香烴的產率，總產率分別提高了28％、25％、18％。