负载型非晶态催化剂对生物油催化提质性能研究

摘要

随着化石能源的不断消耗和环境污染问题的日益严峻，生物质能作为一种来源丰富，清洁的可再生能源受到广泛关注。生物质快速热解得到的生物油是很有前景的液体燃料。但是，生物油中含有的大量含氧化合物使其热值低、稳定性差、腐蚀性强，无法直接作为车用运输燃料利用，需要进一步进行改质提升。催化加氢是最有前景的生物油精制技术。然而生物油的不稳定性增加了开发催化剂的难度，根据生物油的特性开发出高活性的催化剂和高效的加氢技术十分重要。非晶态催化剂在催化反应中表现出很高的活性和选择性，得到的关注日益增多。然而它的热稳定性差，实际应用受到限制。通过负载一种高比表面积的载体是提高其稳定性是一种有效手段。
　　本文采用化学还原法制备了负载型非晶态NiB/SiO2-Al2O3催化剂，以苯酚为含氧模型化合物，对催化剂的加氢脱氧性能及热稳定性进行了研究。实验结果表明NiB/SiO2-Al2O3催化剂具有更强的Brnsted酸性，更高的热稳定性，加氢脱氧活性随着温度的升高而增大，在250℃反应2 h后环己烷的选择性达到98.5％。
　　由于生物油成分复杂，热稳定性差，催化加氢过程中容易产生聚合结焦。针对这一问题，我们提出一种新的生物油提质工艺-乳化加氢。首先以十氢萘和正丁醇为乳化剂，通过乳化作用提高生物油热稳定性，然后通过催化加氢进一步改善生物油的品质。
　　本研究分别考察了乳化剂的组成，乳化剂的量，反应时间、反应温度等不同条件对生物油加氢效果的影响。研究结果表明，当十氢萘的比例较高时，生物油乳化较差，当提高正丁醇的比例时，生物油能够很好的乳化。提高乳化剂的量能够有效降低结焦量，提高油相产率，生物油与乳化剂的比例从30:30提高到30:10时，固体结焦率从3.5%增加为10.8%，而油相产率从54.7%降至23.0%。反应时间和反应温度也有较大影响，反应时间由2 h增加到4 h后，脱氧率由27.5%增大到34.6%；反应温度从240℃提高到280℃时，脱氧率由26.8%增大到34.6%。GC-MS分析结果表明，反应前后物质组分发生了明显的变化，酸类，酮类分别由生物油中的32.5%降至提质油的7.2%和5.8%，酯类由生物油中的5.0%增加到提质油的52.5%。总之，生物油乳化加氢处理后，油品品质得到较大改善，稳定性显著提高。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 生物油的组成和性质

1.3 生物油提质方法

1.4 生物油催化加氢脱氧催化剂

1.5 课题选题背景和意义

1.6 课题研究内容和目标

2 生物油模型化合物催化加氢脱氧研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 小结

3 生物油乳化加氢提质研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

4 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢