生物原油裂解制低碳烯烴的研究.pdf

1、隨著環(huán)境問題和能源問題的日益嚴(yán)重，生物質(zhì)能源的開發(fā)和利用越來越受到人們的關(guān)注。藻類水熱液化制備生物原油是一種有前途的生物質(zhì)能源生產(chǎn)方法。但是，該方法制備的生物原油含有較高的氮含量，不能直接用作燃料。文獻(xiàn)中關(guān)于生物原油后續(xù)處理的研究主要集中在對(duì)生物原油作進(jìn)一步的水熱處理，脫氮效果不理想。由于生物原油中的氮分布于眾多有機(jī)分子中，因此，脫氮過程不可避免地需要破壞整個(gè)分子結(jié)構(gòu)。裂解是破壞分子結(jié)構(gòu)的有效方法之一。
　　對(duì)裂解過程研究之前考察

2、生物原油的組成是非常必要的。本論文依據(jù)典型的生物原油全組分分析和熱重分析構(gòu)建了其真組分實(shí)沸點(diǎn)曲線，采用商業(yè)流程模擬軟件對(duì)生物原油進(jìn)行精餾切割模擬計(jì)算，順便考察各餾分中的氮分布。結(jié)果發(fā)現(xiàn)生物原油中柴油餾分段所占比重較大；氮元素在各餾分中的分布較均勻，因此無法用精餾手段達(dá)到富集或去除目的。之后，利用源于石油基燃料研究中的組分替代原理，選用生物原油中的特征化合物配制了一種生物原油的特征化合物混合替代油品，用于生物原油裂解過程產(chǎn)物分布實(shí)驗(yàn)研究。

3、
　　生物原油替代油品裂解實(shí)驗(yàn)在裂解-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀上進(jìn)行，考察不同溫度對(duì)生物原油熱裂解產(chǎn)物的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)生物原油是一種良好的裂解制低碳烯烴的原料，在650-850℃的溫度范圍內(nèi)，生物原油熱裂解實(shí)驗(yàn)可以得到35-48％的總烯烴收率。生物原油裂解過程還會(huì)產(chǎn)生一定量的一氧化碳、氮?dú)?、水蒸氣等無機(jī)化合物和甲烷、乙烷、苯等有機(jī)化合物。這一結(jié)果為生物原油的應(yīng)用提供了新途徑。
　　生物原油熱裂解過程的研究雖然取得了較為滿意的結(jié)果

4、，但較高的裂解溫度仍然具有較高的應(yīng)用“門檻”。為了降低裂解溫度和調(diào)控裂解產(chǎn)物，本論文以HZSM-5分子篩為催化劑，在相同的反應(yīng)裝置上進(jìn)行生物原油催化裂解實(shí)驗(yàn)研究，考察不同溫度、不同硅鋁比的分子篩催化劑對(duì)生物原油裂解產(chǎn)物的影響。研究發(fā)現(xiàn)HZSM-5分子篩對(duì)生物原油裂解過程具有很好的催化作用。在400-700℃的溫度范圍內(nèi)，高硅鋁比分子篩催化劑條件下，可以得到50-74%的總烯烴收率。在350-650℃的溫度范圍內(nèi)，低硅鋁比分子篩催化劑條件