可燃固体废弃物热解产物预氧化-酯化和耦合加氢酯化提质研究

摘要

与传统的处理处置方式相比，利用热解处理可燃固体废弃物具有污染小并且能实现垃圾的减量化以及资源化的优势，然而由于热解产物腐蚀性强、热值低、含水率高等问题使得其无法直接作为动力燃料规模化利用，因此，需要对热解油进行提质以提高其理化性能。基于热解油的缺陷，本文研究了预氧化-酯化、耦合加氢酯化两种热解油提质方式。
　　对于氧化预处理和催化酯化提质方式，以糠醛、乙酸、丙酮、乙醇配制模型化合物，选取过氧化氢、臭氧为氧化剂进行预氧化实验，分析了氧化时间、氧化剂种类等对氧化处理及后续酯化效果的影响。研究表明，经氧化处理后，C=O有所下降而O-H峰加强。这说明经过氧化预处理后，羰基化合物转化为羧酸。在氧化过程中增加过氧化氢量能够提高氧化处理处理能力，但增强效果并不明显，在几种不同的氧化方式中，过氧化氢和臭氧联合氧化为相对较优的氧化处理方式，相比于模型化合物直接酯化的酯含量7.8％，经过氧化处理后，模型化合物酯含量上升到24.9％及以上。在模型化合物实验基础上，以瓦楞纸板快速热解制得的热解油进行试验，发现氧化方式对预处理产物影响较大，采用单独H2O2、单独O3、O3/H2O2联用氧化预处理方式，2h后，与粗热解油相比，酸值分别增加了36.5％、50.7％以及59.1％。原始热解油中含有的酸类物质相对峰面积为16.79％，直接酯化所得提质产物中酸类物质为8.897％，而在单独H2O2、单独O3、O3/H2O2联用氧化预处理方式处理后再酯化所得的提质产物中酸类物质相对峰面积分别仅为6.15％、5.60％以及4.00％，与直接酯化产物相比，三种氧化方式下热解油中酯类升高31.5％、54.8％以及68.9％。因此，在三种不同氧化方式中，H2O2/O3联用的方式对酯化提质效果增强最显著。
　　利用丁醛和乙酸为模型进行耦合加氢酯化的研究，在进行不同镍负载量、不同载体、不同双金属负载的比较后，确定了相对催化效果较好的10％Ni-3％Pt/HZSM-5催化剂，并确定了较优的催化反应条件(催化剂用量1.5 g，氢气压力3 MPa，反应温度150℃)，此时醛类转化率以及酯类选择性最高，因此催化效果最好。在模型化合物基础上，以瓦楞纸板热解油以及MSW热解油为原料，10％Ni-3％Pt/HZSM-5为加氢酯化催化剂，在对催化剂表征以及原料性质分析基础上，发现无论是瓦楞纸板热解油或者MSW热解油，加氢酯化后，除酯类物质以及酮类物质外，其他种类物质均有不同程度的降低。瓦楞纸板热解油中醛类物质相对峰面积大，MSW原始热解油中环状物质较多，而链状有机物较少，使得瓦楞纸板热解油加氢酯化效果优于MSW热解油。催化剂酯化效果与热解油性质有一定关系，醛类含量多，有利于加氢酯化的进行。加氢酯化反应后，热解油热值有所上升，同时H/C比值也会有所增加。

目录

声明

摘要

主要符号表

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 可燃固体废弃物热解研究现状

1．2．2 酯化前预处理研究现状

1．2．3 加氢催化研究现状

1．3 论文研究目的和主要研究内容

1．3．1 研究目的

1．3．2 主要研究内容

第二章 模型化合物的预氧化-酯化研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂及仪器

2．2．2 催化剂的制备及催化活性

2．2．3 实验内容

2．3 实验结果分析讨论

2．3．1 氧化预处理效果分析

2．3．2 酯化结果分析

2．4 本章小结

第三章 纸板热解油的预氧化-酯化研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂及仪器

3．2．2 实验材料

3．2．3 实验内容

3．2．4 实验数据分析

3．3 实验结果分析讨论

3．3．1 纸板热解油性质分析

3．3．2 氧化预处理对预处理产物的影响分析

3．3．3 氧化预处理对提质产物的影响分析

3．4 本章小结

第四章 丁醛与乙酸的耦合加氢酯化探究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂

4．2．2 催化剂制备

4．2．3 实验装置及实验内容

4．3 实验结果分析讨论

4．3．1 催化剂探究

4．3．2 加氢酯化反应条件考察

4．4 本章小结

第五章 纸板和MSW热解油的耦合加氢酯化探究

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 实验材料

5．2．2 实验内容

5．3 实验结果分析讨论

5．3．1 热解油性质分析

5．3．2 催化剂表征

5．3．3 热解油性质对加氢酯化影响

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

硕士期间发表论文

致谢