论文部分内容阅读
近些年,随着人们对环境和能源问题关注度的日益增加,利用可再生生物质资源作为原料制取生物燃料和高值化学品探究已经成为重要的热点课题。生物质催化裂解制取芳香类化合物可以为石化工业提供基础化工原料——三苯。本论文研究了生物质催化裂解制取三苯的重要影响因素(包括催化剂种类、催化裂解温度、催化剂用量和载气流速等)；并初步研究了不同类型生物质催化裂解制取三苯的催化机制。一、生物质催化裂解制取三苯的主要影响条件利用木屑为典型的生物质原料,研究了催化剂种类(HZSM-5、NaZSM-5、 ReY、HY)、催化裂解温度、催化剂用量、载气流速等参数对三苯(苯、甲苯、二甲苯,简称BTX)的收率、液相中三苯的选择性、气固液的产率分布状况以及气体各组分分布状况的影响。探究结果表明,催化剂的酸度及微孔结构对BTX的产生有重大的影响,适度的酸性有利于目标产物的获取,通过探究得出最优反应条件：HZSM-5作为催化剂、反应温度为450℃、催化剂/木屑=2：1、载气流速为300ml/min,此时可获得最大的BTX碳收率和较大的碳摩尔选择性,分别为26.5C-mol%和62.5C-mol%。二、不同类型生物质催化裂解制取三苯我们分别对木屑、甘蔗渣、稻壳三种生物质原料进行对比性探究,发现BTX收率顺序为,木屑(26.5C-mol%)＞稻壳(23.7C-mol%)＞甘蔗渣(19.8C-mol%),并且有较高的选择性。这一结果说明木质素含量高的生物质有利于BTX的生成,而纤维素、半纤维素含量高的生物质原料容易气化,产生较多的气体(主要为一氧化碳、二氧化碳、烯烃气体和烷烃气体),导致BTX的产率下降。三、催化裂解与热裂解反应机制初步研究本文通过对生物质在分子筛催化剂上的催化裂解以及热裂解过程进行详细分析,发现两者的产物有很大的差异,主要表现为催化裂解得到的碳氢化合物的选择性明显增加。生物质原料催化裂解分两步进行：首先,热裂解生成含氧有机中间体,然后这些含氧化合物在分子筛催化剂的作用下发生脱水、脱甲氧基、脱羰基、脱羟基等反应,形成芳香类化合物和其他碳氢化合物。