杜氏鹽藻和微晶纖維素催化轉(zhuǎn)化制取生物燃料和化學(xué)品的研究.pdf

1、本研究課題以杜氏鹽藻生物質(zhì)和微晶纖維素作為研究對(duì)象,對(duì)其催化轉(zhuǎn)化制取生物質(zhì)燃料和化學(xué)品進(jìn)行研究,主要結(jié)果如下:
　　 (1)杜氏鹽藻裂解過(guò)程中,適量的二氧化碳?xì)夥沼兄谔岣吡呀庖后w產(chǎn)率。在此基礎(chǔ)上,對(duì)裂解廢棄物充分回收利用,不僅可以減少CO2排放,還可以獲得氫氣。將杜氏鹽藻500℃裂解后的固體殘?zhí)?與混合氣(CO2:N2=1:2)在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn),無(wú)水蒸氣和催化劑的情況下,CO2轉(zhuǎn)化率和CO產(chǎn)率隨溫度升高而增加

2、,反應(yīng)溫度升到700℃時(shí),分別達(dá)到了13.75％和0.19 mol/(mol CO2)。當(dāng)加入水蒸氣后,反應(yīng)溫度為700℃時(shí),CO2轉(zhuǎn)化率、CO產(chǎn)率分別達(dá)到35.57％和0.68 mol/(mol CO2)。水蒸氣和高溫導(dǎo)致了CO2的高轉(zhuǎn)化率。催化反應(yīng)制氫是在兩段控溫反應(yīng)器中進(jìn)行的,首先是生物質(zhì)炭水蒸氣氣化反應(yīng),反應(yīng)后的混合氣在Au/Al2O3催化劑上進(jìn)行水煤氣變換反應(yīng),最終氣體產(chǎn)物中的H2濃度比無(wú)催化劑時(shí)相對(duì)提高了80.0％。

3、　　 (2)考察了固體酸性催化劑對(duì)杜氏鹽藻加氫液化的影響。杜氏鹽藻進(jìn)行加氫液化過(guò)程的條件溫和(200℃、2.0 Mpa、60 min)。與無(wú)改性的REHY催化劑相比,改性后的Ni/REHY催化劑催化效果最佳,生物油產(chǎn)率相對(duì)增加了40.0％。通過(guò)H2-TPD和XRD等表征方法對(duì)Ni/REHY催化劑進(jìn)行詳細(xì)研究,結(jié)果表明,Ni/REHY催化劑是具有雙功能的催化劑,在加氫和裂解過(guò)程中起重要作用,氫氣氣氛下達(dá)到脫氧脫硫效果,從而改善了生物油品

4、性質(zhì)。生物油中的氧和硫含量相對(duì)杜氏鹽藻降低,熱值增加到30.11 MJ/Kg。通過(guò)GC-MS分析,生物油的主要成分為酯類和甘油,生物油品質(zhì)得到提高。
　　 (3)考察了杜氏鹽藻接種培養(yǎng)基預(yù)處理過(guò)程和催化劑對(duì)微晶纖維素降解制取化學(xué)品的影響。在微晶纖維素催化降解前,使用杜氏鹽藻接種培養(yǎng)基進(jìn)行預(yù)處理,發(fā)現(xiàn)微晶纖維素結(jié)晶度降低。相比于未預(yù)處理的微晶纖維素,預(yù)處理后的微晶纖維素催化降解率相差不多。而液體產(chǎn)物中乙酰丙酸含量最多達(dá)到15.5％

5、,醇類物質(zhì)提高到19.6％,環(huán)狀化合物相對(duì)降低。催化劑對(duì)微晶纖維素降解后液體成分的影響明顯。732型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂催化降解微晶纖維素,液體產(chǎn)物主要成分為有機(jī)酸且達(dá)到19.0％。HZSM-5催化劑催化降解微晶纖維素,降解率為87.6％,低于732型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂,但是液體產(chǎn)物中乙酰丙酸含量達(dá)到58.5％。當(dāng)2％Pt/HZSM-5和732型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂兩種催化劑同時(shí)催化降解微晶纖維素,乙酰丙酸的含量降低到13.1％;而環(huán)