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生物质催化热解是将生物质能源转化为液体燃料的重要方式之一,具有效率高、操作方便等优点。然而在催化过程中,使用的催化剂比较容易结焦失活,因此,如何再生催化剂,提高其使用周期已经成为该技术的核心之一。传统的烧炭再生法虽然可以去除焦炭,但容易使催化剂在高温环境下出现“飞温”现象,造成其骨架结构坍塌,导致不可逆失活。因此,本文选用低温等离子体再生法对失活催化剂进行再生,在相对较低温度下实现对焦炭的去除,从而避免催化剂因高温而烧结失活。主要内容如下:(1)选用油菜秸秆为生物质原料,多级孔La/HZSM-5为催化剂,开展在线催化提质油菜秸秆热解蒸气试验,采用TG、XRD、BET、FT-IR、Py-IR、SEM等方法对不同使用次数的失活催化剂进行表征,分析多级孔La/HZSM-5的失活规律。结果表明,多级孔La/HZSM-5使用过一次后,其大部分催化活性已经消失,表面和孔道内沉积了大量的焦炭,含量为8.55%;由于焦炭的大面积覆盖和堵塞,多级孔La/HZSM-5的比表面积和孔容急剧下降,分别为新鲜催化剂的30.0%、29.8%;多级孔La/HZSM-5的总酸量亦大幅下降,为新鲜催化剂的30.5%,但是其晶相结构和骨架结构整体上未受到破坏。多级孔La/HZSM-5连续使用两次后,比表面积、孔容和总酸量进一步降低,但幅度较小。(2)对低温等离子体发生器工作参数进行优化,并在不同温度下,采用低温等离子体技术对失活的多级孔La/HZSM-5进行再生试验,通过TG、XRD、BET、Py-IR、SEM等方法对各组再生多级孔La/HZSM-5进行表征,并实时监控再生过程中CO2和CO的浓度,分析再生温度对再生效果的影响。结果表明,当氧气流量为3L·min-1、放电电压为17kV、放电频率为8kHz时,低温等离子体发生器的工作性能较优;再生温度为250℃时,失活的多级孔La/HZSM-5再生效果较好,焦炭去除率为97.4%,催化剂的酸性、比表面积和孔容恢复程度最高,且催化剂的晶相结构和骨架结构未被破坏。再生温度上升至300℃时,O3分解较多,此时O3的分解已经成为焦炭氧化分解的主要限制因素,排气中CO2和CO浓度峰值减小,失活多级孔La/HZSM-5的再生效果有所下降。(3)利用再生的多级孔La/HZSM-5进行在线催化提质生物油试验,采用pH计、量热仪、毛细管黏度计以及元素分析仪对所得生物油有机相的理化性质进行测试,通过FT-IR和GC-MS方法对生物油有机相的组成成分进行表征,分析各组再生催化剂的催化性能恢复状况。结果表明,生物油有机相主要成分包括烃类、酚类、醛类、酮类、呋喃、酸类等化合物,碳链长度主要分布在C7C10之间。再生温度为250℃时,再生多级孔La/HZSM-5的催化性能恢复最好,制得的生物油有机相热值最大(36.48 MJ·kg-1),烃类含量最高(40.51%),其理化性质与新鲜催化剂制得的生物油有机相理化性质最接近。