【摘 要】
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大规模利用不可再生的化石燃料,带来了日益严重的环境污染和能源危机问题。目前生物质是最有潜质的化石燃料替代能源,生物质热解技术因工艺简单、转化效率高等优点受到广泛关注。但常规热解获得的生物油含氧量高,无法直接作为燃料使用,因此需要进一步研究升级生物油品质的技术。本文首先通过陈腐垃圾与玉米秸秆的热重特性和产物组分分布,研究共催化热解过程中的协同作用;然后在共热解过程中应用不同的沸石催化剂,探讨沸石催化
【基金项目】
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国家重点科技专项,高温热解气深度净化与高效利用技术（2018YFC1901203）；
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大规模利用不可再生的化石燃料,带来了日益严重的环境污染和能源危机问题。目前生物质是最有潜质的化石燃料替代能源,生物质热解技术因工艺简单、转化效率高等优点受到广泛关注。但常规热解获得的生物油含氧量高,无法直接作为燃料使用,因此需要进一步研究升级生物油品质的技术。本文首先通过陈腐垃圾与玉米秸秆的热重特性和产物组分分布,研究共催化热解过程中的协同作用;然后在共热解过程中应用不同的沸石催化剂,探讨沸石催化剂在生物质热解过程中的催化机理和关键影响因素。具体内容如下:（1）通过陈腐垃圾与玉米秸秆的热重实验发现了其共热解过程先表现为拮抗作用,450℃后玉米秸秆的初级热解产物促进了陈腐垃圾的断链反应,开始出现协同作用。共热解能够促进烯烃的产生,有效降低含氧有机物的生成,在掺混比为1:1时共热解对生物油品质提高的协同作用最为显著,其中烯烃产率的实验值较理论值增加28.8%,含氧有机物实验值减少14.6%。（2）ZSM-5与多层纳米片分子筛具有明显不同的拓扑结构,ZSM-5为微孔结构的块状晶粒,比表面积为540.753 m~2/g,而多层纳米片分子筛引入介孔结构,比表面积可达624.358 m~2/g。在ZSM-5作用下,共热解过程中芳烃相对产率增加,最高可达到44.26%,含氧有机物产率下降;而多层纳米片分子筛更有利于C6-C10烯烃的生成,相对收率最高可达31.3%,主要含氧有机物由酸醇转变为呋喃类。（3）随着金属负载量的增大,Mg改性ZSM-5催化剂比表面积逐渐减小,所含布朗斯台德酸含量显著下降而路易斯酸含量显著上升。加入Mg改性ZSM-5后共热解产生的芳香烃产率略微下降,呋喃类产率上升成为主要的含氧有机物,脂肪烃产率明显增加,其中主要促进了C6-C10烯烃的产生。（4）在生物质热解生成芳烃的过程中,分子筛催化剂的路易斯酸性位点主要对氢转移反应有促进作用,而布朗斯台德酸性位点影响环化和脱氧反应。各类分子筛催化剂上酸性位点的性质和含量对生物质热解产生芳烃有关键影响,其中布朗斯台德酸含量是最终决定反应速率的因素。
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