HZSM-5分子筛催化热裂解油菜秸秆制取精制生物油-论文.pdf

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1、第3O卷第15期农业工程学报Vb1．30No．152642014年8月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringAug．2014HZSM．5分子筛催化热裂解油菜秸秆制取精制生物油俞宁，蔡忆昔，李小华，樊永胜，尹海云，张蓉仙2(1．江苏大学汽车与交通工程学院，镇江212013I2．江苏大学化学化工学院，镇江212013)摘要：为了探究分子筛催化剂对精制生物油理化特性的影响和在线催化提质机理，HZSM．5分子筛在固定床反应器上对油菜秸秆真空热解产生的热解蒸气进

2、行在线催化提质试验，研究了催化剂质量、催化剂硅铝比和催化温度等参数对精制油产率和理化特性的影响，并通过气相色谱．质谱联用仪对提质前后生物油的化学组成进行了分析，初步探讨了HZSM．5分子筛在线催化提质机理。研究结果表明，油菜秸秆用量约为150g，当催化剂质量为60g，HZSM．5硅铝比为50，催化温度为500~C时，获得的精制油具有较低的氧元素质量分数(27．97％)、较高的高位热值(30．14MJ／kg)以及较高的氢碳比(O．121)。在该条件下，醛、酸和酮类等非理想产物质量分数分别由提质前的13．71％、11．75％和1

3、3．59％降低至3．38％、1．68％和4．48％，而低含氧量的酚类由31．99％大幅增加至65．47％，表明HZSM．5具有良好的催化提质功能。研究结果为生物质的转化利用和在线精制热解蒸气技术的发展提供可靠的试验及理论依据。关键词：生物质；热解；催化剂；油菜秸秆；真空热解；在线催化；成分分析；HZSM．5doi：10．39690．issn．1002—6819．2014．15．034中图分类号：TK6文献标志码：A文章编号：1002-6819(2014)一15-0264—08俞宁，蔡忆昔，李小华，等．HZSM-5分子筛催化热

4、裂解油菜秸秆制取精制生物油[J]．农业工程学报，2014，30(15)：264—271．YuNing，CaiYixi，LiXiaohua，eta1．Catalyticpyrolysisofrapestrawforupgradedbio—oilproductionusingHZSM-5zeolite[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(15)：264—271．(inChinesewi

5、thEnglishabstract)化裂解、乳化、水蒸气重整、催化酯化等，其中采0引言用蒸气在线催化裂解法可以有效降低能耗和结焦近年来，通过热解技术利用生物质能源的研究率、提高催化效率、改变热解产物分布和改善产物逐渐成为热。生物质热解是指生物质在缺氧条理化特性等[13-18】。国内外已有在线催化生物质热解件下，利用热能将大分子有机物裂解为含碳小分子蒸气方面的研究。Aho等【l9】使用B、Y、ZSM．5和物质的热降解过程，热解蒸气经快速冷却后获得的发光型等4种酸性分子筛进行催化裂解试验，发现液相产物即为生物质热解油。然而，生物

6、质热解油使用HZSM一5分子筛液相产物较多，含水率较低；是一种低品质的液体燃料，其高含水率(20％～Li等[20J使用硅铝比为50的HZSM．5分子筛在流化40％)和高氧元素质量分数(50％以上)、较强的床反应器上对生物质热解蒸气进行了在线催化提腐蚀性(pH值介于3～5之间)、较低的高位热值质研究，发现质量空速为3h～、催化温度为500~C(16～19MJ／kg)和较差的化学稳定性等特点，使其时，有机相产物中含氧组分明显减少，液相产率较必须经过提质才能应用于热力设备⋯。因此，如高。但以生物油的理化特性为目标的催化提质研究何改

7、善热解油的理化特性已经成为当前研究的热鲜有报道。因此，本文选用HZSM一5分子筛为催化点。目前，热解油提质的方法主要有催化加氢、催剂，在固定床反应器上对油菜秸秆真空热解产生的热解蒸气进行在线催化提质研究，考察了催化剂质收稿日期；2013．10．15修订日期：2014-07．05基金项目：国家自然科学基金资助项目(51276085)；江苏省自然科学量、催化剂硅铝比、催化温度等工艺参数对精制油基金项目(BK2011488)：江苏省高校优势学科建设项目(苏政办发的产率及氧元素质量分数、碳氢比和高位热值等理[20l1】6号)；江苏省

8、重点实验室开放课题(QK13005)化特性的影响，优化了在线催化提质工艺，对比分作者简介：俞宁，男，江苏苏州人，主要从事动力机械新能源开发与利用的研究。镇江江苏大学汽车与交通工程学院，212013。析了催化提质前后的生物油成分变化，以期为生物Email．phxu15@163．com质的利用