超臨界流體中生物油模型化合物的提質(zhì)反應(yīng)研究.pdf

1、生物質(zhì)能作為一種可再生能源在減少CO2排放和能源供應(yīng)上起到很大的作用，生物質(zhì)通過(guò)熱裂解或液化可以制取生物油。生物油的使用不會(huì)增加CO2的凈含量，被認(rèn)為是一種清潔的可再生能源，具有替代化石燃料的潛力。生物原油組分復(fù)雜，含有多種化合物，包括酸類、酚類、醛類、酮類、酯類以及糖類等物質(zhì)。生物油普遍存在著高含水量、高含氧量、高殘?zhí)己?、高點(diǎn)火溫度和高粘度以及低熱值、強(qiáng)腐蝕性、與化石燃料不混容性等缺點(diǎn)。
　　生物油的性質(zhì)大大阻礙了其作為燃料的

2、廣泛使用。為增強(qiáng)生物油的實(shí)用性能，必須用一定方法對(duì)其進(jìn)行提質(zhì)，以形成高品位的燃料。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)生物原油提質(zhì)的方法主要有加氫脫氧提質(zhì)、催化裂化提質(zhì)、催化酯化提質(zhì)、乳化調(diào)和提質(zhì)、重整提質(zhì)以及超臨界流體提質(zhì)技術(shù)。
　　一般來(lái)說(shuō)，生物油提質(zhì)的目標(biāo)是盡量脫除其組分中的氧以提高其熱值和穩(wěn)定性，比如加氫脫氧提質(zhì)、催化裂化提質(zhì)、催化酯化提質(zhì)等提質(zhì)方法，但這樣會(huì)帶來(lái)大量的能耗，其對(duì)設(shè)備要求復(fù)雜，而且催化劑易失活，導(dǎo)致反應(yīng)器堵塞嚴(yán)重。因此新的研究目標(biāo)

3、是將生物油中多種復(fù)雜而不穩(wěn)定的分子盡量一步轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的含氧或不含氧化合物。本論文選用了超臨界流體技術(shù)，希望通過(guò)多個(gè)提質(zhì)反應(yīng)過(guò)程的歸并、耦合，最終達(dá)到生物油品位提升的目的。含氧化合物的存在不僅可以提高生物油有效元素的利用率、降低提質(zhì)的能耗，而且含氧燃料可以改善油料的燃燒性能、減少發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣污染。
　　超臨界流體具有十分獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，它的密度接近于液體，粘度接近于氣體，是很好的溶劑。超臨界流體擁有氣體的流動(dòng)和傳質(zhì)特性以及液體的溶

4、解能力，因此可以增強(qiáng)不同物質(zhì)間的混合，形成的均相反應(yīng)條件可以提高反應(yīng)速率。
　　本論文以生物油中具有代表性的糠醛，乙酸為模型化合物，并以甲醇、乙醇為溶劑在介孔材料固體超強(qiáng)酸催化劑下研究了超臨界狀態(tài)下的一步加氫反應(yīng)。
　　實(shí)驗(yàn)采用分子篩HZSM-5，Al2(SiO3)3，SBA-15作為催化劑及載體，通過(guò)等體積浸漬法制備了金屬/酸雙功能催化劑，包括20％Ni/HZSM-5、20％Ni/Al2(SiO3)3、20％Ni/SO42

5、-/ZrO2/SBA-15以及5％Ni/HZSM-5、10％Ni/HZSM-5、15％Ni/HZSM-5、5％Pt/HZSM-5。對(duì)催化劑通過(guò)XRD、TEM和N2吸脫附等手段進(jìn)行性質(zhì)表征，來(lái)檢測(cè)催化劑的孔徑、比表面積、孔容積、負(fù)載金屬情況等特征。
　　通過(guò)催化劑的對(duì)比試驗(yàn)，考察超臨界條件下的提質(zhì)效果，對(duì)液相產(chǎn)物進(jìn)行GC-MS分析，檢測(cè)產(chǎn)物中各組分及其含量；對(duì)固相產(chǎn)物進(jìn)行TG-DTG分析，計(jì)算催化劑的積碳量。并篩選出HZSM-5催化