论文部分内容阅读
随着社会的不断进步,人们对能源的需求日益增加,以生物质作为原料制备生物燃油或者是以氢气、甲烷等气体为主的生物燃气的方法是被认为最为有前景的方法之一。本研究即是在前人的用生物质超临界技术制备生物燃气及生物燃油的基础上,以常见的污染物质苯酚代替成份复杂的焦油以及生物原油作为研究的模型化合物,分析其反应产物,探究其开环反应以及模拟生物质的气化和液化加氢的情况。在气化过程的研究中,通过浸渍的方法制备了Ru/CeO2催化剂,制备的催化剂的孔径分布为2 nm到30 nm。该催化剂使得在0.5g Ru/CeO2/g苯酚催化剂加入量、550℃、0.0979 g/cm3水密度和5wt%的苯酚物料浓度的条件下,苯酚的碳转化率提高到了接近90%。单位质量苯酚的气体产量在500℃时,比起不用催化剂的反应从60%提高到了150%,在5 min的反应时间内就可以达到100%以上,该结果显示有接近50%的气体产物来自于水。GC-MS的结果显示,在这个过程中,Ru/CeO2催化剂能够显著的加强氢化反应,抑制二聚体如二苯并呋喃以及多环芳香烃的生成。气化过程的动力学模型得到了气体生成反应过程的活化能为84±22 kJ/mol以及频率因子为12.5+2.9,而结焦反应过程的活化能和频率因子分别为60±17kJ/mol以及7.53+2.7。Ru/CeO2催化剂被成功的重复使用了两次,显示了其在低于550℃的超临界水体系中的稳定性。利用Ru/CeO2催化剂进行超临界水反应的体系可能可以成为处理苯酚的一个有效方法。在加氢研究过程中,本研究工作先是建立了一种结晶水除水顶空分析方法,并用其检测苯酚在超临界水体系中加氢生成的产物中的环己酮、环己醇和苯酚。这个方法有较好的精密度(RSD<5.3%),同时对于检测体系有着较好的效用性(加标回收率在93%到104%)。除此之外,该方法简单而且准确,因此它适合用于苯酚在超临界水体系下加氢产物中的环己酮、环己醇和苯酚的定量分析。而后我们对苯酚在亚／超临界条件下加氢的初步探究,研究了两种路易斯酸以及温度条件对其的加氢效果的影响。发现加入路易斯酸能够对苯酚加氢产物的环己酮选择性起到一定的提高作用,而对苯酚的转化率以及苯的产量起到一定的抑制作用。相较于路易斯酸,温度对于苯酚加氢选择性的影响更大,更高的温度利于苯的生成,较低的温度有利于环己酮的生成。而提高温度对于苯酚加氢效率的提高不大。