稀土改性分子筛催化剂催化裂解生物油含氧化合物脱氧

摘要

生物油催化裂解工艺具有投入成本低、操作工艺简单和生产条件安全等优点，在生物油脱氧提质、制备燃料和化工产品等方面具有较广泛的应用价值。
　　本文根据催化裂解条件，设计并搭建了相应的反应装置。选取生物油中代表性物质乙酸乙酯、二丙酮醇、糠醛和愈创木酚等含氧化合物进行催化裂解试验。制备并使用不同改性分子筛催化剂，采用BET、XRD、NH3-TPD、SEM等手段对催化剂进行表征并研究不同催化剂作用下模型化合物催化裂解效率。
　　采用HZSM-5、HY和MCM-41等广泛用于原油裂解催化剂对生物油模型化合物进行催化裂解试验。研究发现，添加催化剂后，含氧化合物裂解效率提高，其中HZSM-5催化作用后，模型化合物总转化率达到65.98％，催化裂解后芳香烃选择性最高，为7.36%，有效的提高了裂解脱氧效率。催化裂解产物包括苯、甲苯、乙苯、（邻、间、对）二甲苯、萘等芳香烃类物质，同时也含有部分脱氧产物，如2-甲基呋喃、2-乙基呋喃等，根据模型化合物催化裂解液体组分分布初步提出催化裂解反应路径。
　　考察不同硅铝比HZSM-5对模型化合物催化脱氧性能的影响。对比发现，硅铝比为50的HZSM-5具有较适中的孔结构和酸性，在模型化合物催化裂解过程中结焦率较低，转化率较高同时芳香烃选择性较高，较适合用于载体作为后续研究。
　　探索性研究La负载量对ZSM-5改性催化剂催化性能的影响，并且对比相同条件下，Ni和P改性ZSM-5后催化裂解效果。结果显示，不同负载量La和不同物质（La、Ni和P）改性后，分子筛催化剂均保持MFI骨架结构。改性ZSM-5分子筛催化裂解过程中，La负载量为1.0wt.%时，结焦率最低，为2.15%，芳香烃选择性最高，为7.28%，同时改性后ZSM-5催化裂解后组分总转化率均保持在50%左右，裂解转化效率不高。
　　制备HZSM-5分子筛并对其进行稀土元素La、Ce和过渡金属元素Ni改性。结果表明，改性后分子筛总酸量增加，酸强度由强酸向中强酸方向移动。不同元素改性后分子筛催化剂对模型转化率均出现下降，而芳香烃选择性明显提高，其中稀土改性后芳香烃选择性提高最明显，Ce-HZSM-5催化后芳香烃选择性达46.37%。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 生物质概述

1.3 生物油概述

1.4 生物油的组成和特性

1.5 生物油精制改质技术

1.6 催化裂解研究进展

1.7 论文选题意义及内容

第二章 试验部分

2.1 试验原料和仪器

2.2 催化裂解装置及过程

2.3 催化裂解产物检测与分析

2.4 催化剂表征

2.5 数据计算与处理

第三章 不同催化剂下模型化合物催化裂解试验研究

3.1 引言

3.2 试验方法

3.3结果与讨论

3.4 小结

第四章 改性ZSM-5对模型化合物催化裂解试验研究

4.1 引言

4.2 试验方法

4.3 结果与讨论

4.4 小结

第五章 改性HZSM-5对模型化合物催化裂解的试验研究

5.1 引言

5.2 试验方法

5.3 结果与讨论

5.4 小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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