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木质纤维素类生物质有着巨大的储量,生物质资源作为唯一一种可再生的碳源在替代现有的化石能源方面有着独特的优势,但是由于其复杂的结构一直没有被高效地能源化利用,快速热解技术的出现使能源化利用生物质充满前景。沸石分子筛催化剂能够直接一步将生物质转化为芳烃类的产物,这类芳烃物质可用于现有的化工合成,或者作为燃料添加剂有着广泛的用途。HZSM-5分子筛由于其较强的酸性和适宜的孔道结构,在众多的沸石类催化剂中脱颖而出,对芳烃类产物有着优秀的选择性进而被广泛地研究。但是催化升级中催化剂活性的快速丧失和产物中高比例具有较强毒性的多环芳烃限制了该转化方式的应用。为此,本研究分别对影响催化的主要因素进行了调控,一方面对催化剂进行了金属浸渍改性,另一方面在原料中引入额外的固体氢源提高进料的氢碳比,研究了较为特殊的固体氢源甲酸钙在HZSM-5催化热解松木过程中的作用,以及双金属改性的HZSM-5在甲酸钙供氢下的芳烃产物分布,以期达到更高的MAHs产率和更稳定的催化活性。1、固体氢源作用下HZSM-5催化裂解松木对芳烃产物分布的影响在该部分的研究中探究了原料性质在HZSM-5催化热解体系中对产物分布的影响。使用了具有催化作用的甲酸钙作为固体氢源和初级脱氧催化剂,通过机械混合的方式引入催化体系。在小型固定床反应器上研究了催化裂解温度以及甲酸钙的量对最终产物分布的影响。在小型实验台上最佳的松木与催化剂之比为1:4,松木与甲酸钙之比为2:1,在温度为650℃时获得了最佳的催化效果,其中MAHs的产率达到了 9.45wt%,PAHs的产率为1.14wt%,相较于未引入甲酸钙的对照组MAHs的产率7.80wt%,PAHs的产率1.70wt%,优化了芳烃产物分布。碳酸钙作为主要的固体产物,原位脱氧减少了松木热解气的量,减少了在HZSM-5上与单环芳烃聚合的含氧化合物的量,同时甲酸钙提供的氢源促进了芳香烃的形成。来自甲酸钙的氢源和松木的热解气在HZMS-5上转化遵循烃池机制,甲酸钙提高了原料的H/Ceff,保持了烃池的活性从而促进了 MAHs的形成并降低了 PAHs的产量。结果显示减少了由PAHs形成的焦炭使得催化剂的寿命更长,稳定性实验中甲酸钙作为氢供体增强了催化剂的抗失活能力。2、双金属改性HZSM-5在甲酸钙供氢作用下催化热解松木制备单环芳烃类产物在上一章的工作中发现加入甲酸钙作为供氢剂后,原料的氢碳比提升对芳烃的产率和分布都有着较好提升和改善。本章节在此基础上继续对催化体系中的催化剂进行优化,以期达到更好的供氢效果和单环芳烃收率。对HZSM-5催化剂进行了双金属改性,使用浸渍法将Mo、Mg、Zn、Ga以组合的形式负载到HZSM-5上。考察了不同双金属改性组合、催化热解温度、催化剂用量以及甲酸钙用量对芳烃产物收率和分布的影响。在Py-GC/MS和小型固定床上进行了相关的研究实验,实验结果表明改性后的催化中,1M0.5Mg/HZSM-5催化剂具有最佳的催化效果,催化热解温度为650℃,松木与催化剂之比为1:11,松木与甲酸钙之比为1:3时有最佳的单环芳烃产率为12.79wt%,多环芳烃的产率仅为1.09wt%(对照组实验中10.24wt%和1.61wt%)。在小型固定床实验中,最佳工况为650℃,松木与甲酸钙之比为2:1,松木与催化剂之比为1:4,获得了 9.67wt%的MAH产率和1.03wt%的PAHs产率(对照组实验中为9.45wt%和1.14wt%),芳烃的产物分布出现了较大的变化,苯成为单环芳烃中最主要的产物,二甲苯含量大幅降低,不含取代基的单环芳烃含量大幅上升。