鄰甲酚及生物油催化原位加氫實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、鄰甲酚及鄰甲酚及生物油催化原位加氫實(shí)驗(yàn)研究生物油催化原位加氫實(shí)驗(yàn)研究Researchoncatalyticinsituhydrogenationofocresolbiooil學(xué)科專業(yè)：環(huán)境工程研究生：李雁斌指導(dǎo)教師：馬隆龍研究員天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院二零一四年十二月I摘要隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各國(guó)對(duì)于能源的需求迅速增加，而化石燃料因其不可再生、儲(chǔ)量有限的特點(diǎn)，導(dǎo)致能源供應(yīng)問(wèn)題日趨凸顯，開(kāi)發(fā)可再生能源的任務(wù)更加緊迫。生物油被認(rèn)為是一

2、種重要的化石燃料替代品，是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)之一。但熱解生物油存在著高黏度、高腐蝕性、高含水率、對(duì)設(shè)備損耗大等問(wèn)題，使其無(wú)法作為普通燃料直接使用，所以生物油必須經(jīng)過(guò)精制轉(zhuǎn)化為更優(yōu)質(zhì)的燃料油。本文通過(guò)甲醇原位制氫加氫的轉(zhuǎn)化路徑，將甲醇水相重整制氫與生物油原位加氫耦合的原位加氫體系來(lái)對(duì)生物油進(jìn)行加氫精制，為生物油提質(zhì)，進(jìn)而深化利用提供了新思路。本研究以NiCMK3為催化劑，利用N2等溫吸附脫附、X射線衍射（XRD）、H2程序升溫還原（H

3、2TPR）等方法對(duì)催化劑進(jìn)行了表征。研究了不同Ni負(fù)載量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)初壓及反應(yīng)時(shí)間下，甲醇水相重整制氫與鄰甲酚原位加氫的耦合反應(yīng)研究。結(jié)果表明，當(dāng)Ni負(fù)載量為20%、反應(yīng)溫度為230℃、反應(yīng)前冷壓為0.1Mpa、物料物質(zhì)的量比(水甲醇模型化合物)為50:5:1、反應(yīng)時(shí)間9h的條件下，鄰甲酚轉(zhuǎn)化率最高為50.53%；試驗(yàn)對(duì)比了甲醇、甲酸、甘油、異丙醇作為供氫溶劑對(duì)原位加氫反應(yīng)的影響，其中以甲酸為供氫溶劑時(shí)，鄰甲酚的轉(zhuǎn)化率最高達(dá)82.2

4、%。對(duì)比了甲酚三種同分異構(gòu)體原位加氫的效果，發(fā)現(xiàn)鄰甲酚和間甲酚的反應(yīng)效果相差不大，而對(duì)甲酚的轉(zhuǎn)化率則低于鄰甲酚和間甲酚，并對(duì)20%NiCMK3在原位加氫實(shí)驗(yàn)中的使用壽命進(jìn)行了討論。研究采用等體積浸漬法制備了一系列負(fù)載型Ni基催化劑，利用XRD、H2TPR、NH3TPD等技術(shù)手段表征了催化劑的理化特性，研究了載體、助劑對(duì)Ni基催化劑理化特性的影響，測(cè)試了230℃反應(yīng)溫度、0.1MPa冷壓下，催化劑對(duì)鄰甲酚原位加氫反應(yīng)的反應(yīng)性能。結(jié)果表明，

5、在負(fù)載型鎳基催化劑作用下，甲醇水相重整制氫反應(yīng)可以與鄰甲酚的原位加氫反應(yīng)相耦合；以CMK3為載體的催化劑活性明顯優(yōu)于其他三種載體，鄰甲酚的轉(zhuǎn)化率為45.35%；助劑的添加對(duì)催化劑性能影響顯著，F(xiàn)e的引入使原位加氫體系的轉(zhuǎn)化率降至40.49%，助劑Ce、Cu的加入提高了NiCMK3催化劑的原位加氫反應(yīng)性能，轉(zhuǎn)化率分別提高至64.6%、66.8%，且Cu的添加改變了產(chǎn)物的分布，在產(chǎn)物中出現(xiàn)了新產(chǎn)物甲苯；本文對(duì)原位加氫反應(yīng)路徑及反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了