農林廢棄物雙級催化熱解及重整的優(yōu)化試驗研究.pdf

1、本論文采用催化熱解+催化重整雙級催化反應工藝以獲得高品質的生物油。針對傳統(tǒng)的生物質催化熱解工藝催化劑積碳嚴重、熱解油品質不高等問題，論文從催化劑和原料兩個方面開展工作:催化劑方面，采用EDTA化學改性方法、Py-GC/MS和管式爐實驗裝置探索合適的改性時間使得催化劑在保證催化效果的同時，最大程度的降低催化劑積碳量;原料方面，采用生物質與高有效氫碳比物質共催化的方法，探究不同質量比、不同工藝方法對熱解產物分布和催化劑積碳的影響。
　

2、　采用EDTA化學改性方法，并借助XRD、低溫氮氣吸附和NH3-TPD技術探究不同改性時間對HZSM-5分子篩晶體結構、孔道結構和酸強度分布的影響。EDTA改性方法能夠有效脫除HZSM-5表面的骨架鋁，改性時間為2h的催化劑(簡稱EDTA-2H)與HZSM-5物理參數(shù)最接近。單級和雙級Py-GC/MS實驗證實了添加白云石催化劑的積極作用和EDTA的改性效果。EDTA-2H相比于HZSM-5具有更高的有利組分含量(81.91％)和更少的積

3、碳量(1.98％)。
　　采用管式爐裝置進行雙級催化熱解實驗，熱解產物以酸類為主，隨后依次為醇類、糖類、呋喃類和酮類等，有利組分含量從直接熱解的31.86％增加至52％～53％，HZSM-5和EDTA-2H在產物分布和有利組分含量上無明顯區(qū)別，但EDTA-2H積碳量更小，僅為2.85％。HZSM-5和EDTA-2H雙級催化連續(xù)性和催化劑多次再生實驗研究結果表明，催化劑的活性并非使用1次后即減小，EDTA改性能夠延長催化劑失活時間和

4、再生使用次數(shù)，EDTA-2H抗積碳性能上優(yōu)于HZSM-5。因此，EDTA改性的積極效果在管式爐實驗裝置得到進一步的驗證。
　　聚丙烯和玉米秸稈單級共催化熱解克服了生物質單獨催化熱解油品質差和HZSM-5積碳嚴重等缺點，二者在熱解過程中存在明顯的協(xié)同作用，當質量比為1∶1時，烴類含量達到71.7％，含氧有機物中不利組分達僅為6.49％，催化劑積碳量為1.92％。雙級共催化中，白云石與原料質量比為1∶2時，油產率最高，為25.5％，烴

5、類含量達到86.03％，催化劑積碳量最少，為2.55％，相對于單級共催化而言，積碳量有所增加。因此，無論是單級還是雙級共催化，均能夠顯著提高熱解油品質和降低積碳量。
　　積碳催化劑存在兩個典型失重階段:室溫至200℃和300℃至650℃，分別對應于水和積碳的失重，水分失重占整個失重量的70％到85％。采用Coats-Redfern法和DAEM簡化模型計算積碳失重階段的活化能，Coats-Red fern法擬合過程中，0.5反應級數(shù)