生物油催化裂解制低碳烯烴研究.pdf

1、生物質(zhì)是一種資源豐富、環(huán)境友好、可再生的廉價資源，目前生物油制烯烴尚處于研發(fā)初期，提高烯烴產(chǎn)率、減少催化劑失活、揭示反應(yīng)機(jī)理是生物油制烯烴研究過程中尚待解決的核心問題。本論文研究了生物油及其模型化合物催化裂解制低碳烯烴過程。獲得的創(chuàng)新性結(jié)果包括：
　　 (1)采用鎂改性的分子篩催化劑Mg/HZSM-5，得到烯烴產(chǎn)率為0.25kg olefins/(kgbio-oil)和生物油轉(zhuǎn)化率為59.3 C-mol％的良好效果；
　　

2、 (2)發(fā)現(xiàn)添加Mg可調(diào)節(jié)分子篩的酸度和酸分布，提高了烯烴選擇性并抑制積碳的形成；
　　 (3)生物油催化裂解制低碳烯烴的性能與它的化學(xué)組分及其氫碳比相關(guān)。具體內(nèi)容如下：
　　 一、生物油催化裂解制低碳烯烴研究
　　 利用浸漬法制備的Mg/HZSM-5催化劑，研究了反應(yīng)溫度、鎂含量、空速反應(yīng)條件對生物油轉(zhuǎn)化率、烯烴產(chǎn)率和產(chǎn)物分布的影響。當(dāng)溫度從500℃上升到650℃，生物油碳轉(zhuǎn)化率從75.2 C-mol％增加到

3、96.9 C-mol％，600℃時烯烴選擇性達(dá)到最大值(59.3C-mol％)，產(chǎn)率達(dá)到0.25kg olefins/(kgbio-oil)，低碳烯烴產(chǎn)物中主要是乙烯和丙烯。當(dāng)催化劑中鎂含量從0增加到5.0wt％時，低碳烯烴的選擇性和產(chǎn)率增加，進(jìn)一步增加鎂含量導(dǎo)致生物油轉(zhuǎn)化和烯烴的選擇性降低。當(dāng)空速從0.4h-1增加到4.8h-1，碳轉(zhuǎn)化率從92.6C-mol％大幅度降低到60.6 C-mol％，空速增加導(dǎo)致烯烴選擇性和產(chǎn)率下降。同時，

4、催化劑穩(wěn)定性測試表明，連續(xù)反應(yīng)45小時，生物油的轉(zhuǎn)化從93C-mol％降低到72 C-mol％，低碳烯烴的產(chǎn)率從0.25kg olefins/(kgbio-oil)降低到0.16kg olefins/(kgbio-oil)，低碳烯烴的選擇性變化不顯著。與生物油催化裂解相比，生物油熱裂解主要發(fā)生在＞650℃的高溫區(qū)域內(nèi)，并且只產(chǎn)生微量烯烴。
　　 二、生物油制低碳烯烴催化劑表征
　　 采用NH3-TPD、XRD、XPS、T

5、GA、Raman催化劑表征手段，分析了反應(yīng)前后的催化劑，發(fā)現(xiàn)在HZSM-5中負(fù)載鎂元素可調(diào)節(jié)分子篩的酸度和酸分布，但沒有改變其結(jié)構(gòu)，通過鎂改性，提高了烯烴選擇性并抑制積碳的形成。
　　 三、生物油模型化合物催化裂解制低碳烯烴研究
　　 采用甲醇、乙醇、乙酸、丙酮、甲苯和苯酚作為生物油模型化合物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)以乙醇為代表的醇類具有最高的烯烴選擇性，而以苯酚和甲苯為代表的芳香族化合韌效果最差。生物油含氧有機(jī)物通過脫羰，脫羧，脫水