物植油催化脫氧轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)燃料研究.pdf

1、石油和煤是不可再生能源，原油的數(shù)量正越來越貧乏。隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，對能源的需求越來越大，從1995年起，世界消耗能源正以26％的速度增長，隨之而來的環(huán)境問題也越來越嚴重。積極尋找和開發(fā)可再生的綠色能源對各國政府非常重要。充分合理開發(fā)可再生能源被視為中期和長期解決能源危機和環(huán)境污染的優(yōu)化方案?？稍偕茉窗ㄋ?，風能，太陽能，生物質(zhì)能，潮汐能，波浪能等。
　　目前，生物質(zhì)是一種可轉(zhuǎn)化為液體，氣體和固體燃料以及精細化學品的可再生

2、能源，是唯一一種可轉(zhuǎn)化為液體燃料的可再生含碳綠色能源。轉(zhuǎn)化的生物質(zhì)能源是通過植物的光合作用而貯存于植物中的太陽能，是一種認為是碳循環(huán)的過程（生物質(zhì)→碳氫化合物+CO2和光+CO2+H2O→生物質(zhì)），能實現(xiàn)CO2的零排放。生物質(zhì)因非常低的N，S含有量，因此使用生物質(zhì)能源時產(chǎn)生的SO2,NOx比傳統(tǒng)的化石燃料少，使用生物質(zhì)能源不僅可以緩解能源的短缺，還可以減少大氣污染，改善生態(tài)環(huán)境。第一代生物質(zhì)燃料也稱為脂肪酸甲酯（FAME），是油脂和甲醇

3、進行酯交換產(chǎn)生。脂肪酸甲酯與化石能源相比，在物理性質(zhì)方面有很多缺陷，例如高濁點，高粘度，高凝固點，尤其是低的氧化穩(wěn)定性。最可行和有效的方式就是將脂肪酸甘油三酯脫氧直接轉(zhuǎn)化成非脂可再生柴油(NERD)，也就是我們常說的第二代生物燃料。
　　本論文以γ-Al2O3為載體，采用浸漬法制備了Co、Ni和V的單金屬及雙金屬負載型催化劑，并用Ce對催化劑進行改性。通過XRD，BET，H2-TPD和H2-TPR等技術(shù)對催化劑表征，采用常壓和加壓

4、的固定床連續(xù)反應裝置，評價了催化劑的油脂加氫脫氧催化性能。實驗發(fā)現(xiàn)，V20和Co20催化劑有較好催化脫氧效果，V20和Co20液體產(chǎn)物的含氧化合物的含量分別為11.3%和11.4%。V20表現(xiàn)較好的催化加氫性能，其液體產(chǎn)物中烷烴含量為41.1%，較其他催化劑更多。Co和Ni存在協(xié)同效應，使得CoNi雙金屬催化劑的脫羧、脫羰性能強于單金屬催化劑，并且隨著Co負載量增加，催化劑的脫羰反應性能增強，其液體產(chǎn)物中含氧化合物的量比單金屬催化劑時要

5、低，其中15Co5Ni催化劑液體產(chǎn)物中含氧化合物的含量最低，僅為3.4%。實驗結(jié)果還顯示，助劑Ce可提高催化劑的加氫脫氧和抗積碳性能。
　　本論文研究，分別從反應溫度，催化劑成分比例，反應壓力，反應氣體流速和油流速等幾個方面對脂肪酸甘油三酯轉(zhuǎn)化成非脂可再生柴油進行研究，結(jié)果說明反應溫度對生物質(zhì)燃料生成是一個非常關(guān)鍵因素，催化劑主成分比例和油流速是一個重要因素，反應氣體流速是一個次要因素，液體產(chǎn)物用FT-IR，SF-3和GC-MS分

6、析，氣體產(chǎn)物用GC在線分析，得到3個優(yōu)化反應條件：
　　1.研究出15Co5Ni/γ-Al2O3雙金屬催化劑的常壓優(yōu)化條件。常壓優(yōu)化的條件是：反應溫度（450℃），催化劑CoNi主成分比例（3：1），反應氣體流速（12mL/min）和油流速（0.1mL/min）。在優(yōu)化的條件下，液體產(chǎn)品收率，含氧化合物含量和積碳率分別是：85.8wt%，3.3wt%和2.1wt%；液體產(chǎn)品中烷烴和烯烴的含量分別為44.9%和49.1%。
　

7、　2.研究出15Co5Ni-10Ce/γ-Al2O3雙金屬催化劑的高壓優(yōu)化條件。優(yōu)化的條件是：反應溫度（450℃），反應壓力（3.0MPa），反應氣體流速（35mL/min）和油流速（0.1mL/min）。在優(yōu)化的條件下，液體產(chǎn)品收率，含氧化合物的含量和積碳率分別是：87.1wt%，2.3wt%和1.0wt%；生物質(zhì)燃料中烷烴和烯烴的含量分別為50.8%和41.9%。
　　3.研究出10VNi-10Ce/γ-Al2O3雙金屬催化劑

8、的加壓的優(yōu)化條件。優(yōu)化的條件是：反應溫度（450℃），反應壓力（3.0MPa），反應氣體流速（30mL/min）和油流速（0.1mL/min）。在優(yōu)化的條件下，液體產(chǎn)品收率，含氧化合物的總含量和積碳率分別是：86.9wt%，3.0wt%和1.2wt%；優(yōu)化工藝下，液體產(chǎn)品中烷烴和烯烴的含量分別為60.0%和29.2%。
　　生物質(zhì)燃料中大多是C18以下的碳氫化合物且以C11～C17碳氫化合物為主。根據(jù)FT-IR，SF-3，GC和G