固體酸堿催化劑的改性及其催化裂解液化生物質(zhì)（棉桿、馬尾藻）的研究.pdf

1、能源是人類社會生存與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著世界各國不斷追求經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，其對能源的消耗需求與日俱增，然而目前世界各國對能源的獲取主要來自化石燃料，這也使得有限的化石資源急劇減少，能源壓力日益凸顯，在高速發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時對化石資源的保護(hù)也變得尤為重要。因此尋求一種新的安全清潔的可持續(xù)發(fā)展的能源體系成為世界各國科學(xué)家關(guān)注的重要課題。作為一種最具有產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；瘧?yīng)用前景的可再生的生物質(zhì)能源，它是綠色植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為

2、化學(xué)能而貯存在生物質(zhì)內(nèi)的能量。生物質(zhì)在自然界中的儲存量極為豐富，其通常包括農(nóng)作物，農(nóng)作物廢棄秸稈，森林工業(yè)廢棄物，水生植物等等。長久以來生物質(zhì)被直接燃燒使用以獲取能量，不僅造成大量的浪費(fèi)更對環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染。因此，通過裂解、液化等化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)使之變?yōu)樯锶剂匣蛘吒咂分祷瘜W(xué)品這一研究引起相關(guān)科學(xué)家的重視。作為快速裂解技術(shù)中的微波輔助裂解技術(shù)、微波輔助催化液化技術(shù)、高壓液化技術(shù)，近年來在生物質(zhì)裂解應(yīng)用方面取得了相當(dāng)快的進(jìn)展。本文以棉花秸稈

3、、馬尾藻等生物質(zhì)作為原料，分別研究了微波裂解技術(shù)、微波輔助液化技術(shù)、以及高壓水熱液化技術(shù)對于生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化工藝，以及生物油的主要成分、特點(diǎn)、性能。
　　1.以棉花秸稈為原料，利用微波輔助裂解技術(shù)將棉花秸稈轉(zhuǎn)化為生物油，研究其裂解工藝。利用單因素實驗法和響應(yīng)面分析法，研究了微波輔助裂解棉桿的最佳工藝條件。研究結(jié)果表明，該裂解過程最佳工藝條件為微波功率1800W、反應(yīng)時間24min和反應(yīng)溫度550℃。在此條件下，微波輔助裂解棉花秸稈的生

4、物油產(chǎn)率最高達(dá)到32.47％，熱值15.47MJ/Kg。GC-MS數(shù)據(jù)分析顯示該生物油成分中含有大量的長鏈羧酸酯及含酚類芳香化合物。
　　2.以棉花秸稈為原料，以固體酸HZSM-5分子篩和改性HZSM-5分子篩作為催化劑，研究了微波輔助催化液化棉花秸稈制取生物油工藝。文中分子篩催化劑的使用代替了過去生物質(zhì)液化反應(yīng)中傳統(tǒng)的強(qiáng)腐蝕性酸堿催化劑。研究發(fā)現(xiàn)，在棉桿的微波輔助催化液化反應(yīng)中，芳香化學(xué)品的產(chǎn)量由傳統(tǒng)加熱棉桿時的8.4%增加到1

5、4.0%，0.02-Fe-HZSM-5作為催化劑時其棉桿的液化率較HZSM-5作為催化劑時提高了19.7%。
　　3.以海洋植物馬尾藻為原料，以改性固體酸HY分子篩作為催化劑，研究了馬尾藻的微波輔助液化工藝。以不同濃度的硝酸鐵溶液通過等體積浸漬法對HY分子篩催化劑進(jìn)行改性，在馬尾藻液化工藝研究中發(fā)現(xiàn)，改性HY分子篩酸性位點(diǎn)較原始HY分子篩明顯增加。改性HY分子篩作為催化劑時馬尾藻的液化產(chǎn)率較未改性HY分子篩作為催化劑時提高了15.

6、2%，同時改性HY分子篩的存在減少了液化油中的含氧化合物。
　　4.木質(zhì)素是棉桿生物質(zhì)的主要成分之一，是由大量含苯環(huán)結(jié)構(gòu)單體組成的一種天然高分子聚合物，其性質(zhì)穩(wěn)定難以降解液化。本文采用高壓水熱液化技術(shù)，以固體堿水滑石為催化劑，研究棉桿木質(zhì)素液化制取化學(xué)品。研究發(fā)現(xiàn)，固體堿水滑石催化劑能有效的促進(jìn)了棉桿木質(zhì)素中β-O-4鍵的斷裂，在5%-Ni/HTCs改性水滑石催化下棉桿木質(zhì)素的液化產(chǎn)率達(dá)到87.93%，GC-MS數(shù)據(jù)分析顯示液化產(chǎn)