生物质催化热解zsm-5催化剂的改性研究和性能评价

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1、万方数据ModificationandperformanceofZSM-5C凹IDⅣS璐0Il}iomass■●●●■-_一4DissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYLuoMengmengSupervisedbyProf．XiaoRuiKeyLaboratoryofEnergyThermalConversionandContralofMinistryofEducationSchoolofEner

2、gy&EnvkonmentalSoutheastUniversityMay,2014㈣2㈣70㈣787万方数据5东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：邋日期：型丝：兰至汐东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学

3、技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：迸导师签名：万方数据摘要在能源紧缺、环境污染严重的现代社会，生物质作为唯一可转化为液体燃料的含碳清洁无污染可再生能源，近年来备受关注。生物质催化热解技术是制备高品质生物油和化学品的极具潜力的技术之一，但热解过程中催化剂易结

4、焦失活造成产物产率及选择性低下，所以开发高性能抗积碳催化剂对生物质催化热解技术至关重要。本文采用液相化学沉积(CLD)和酸处理两种方法对催化剂进行了改性研究，并借助多种表征手段、生物质及衍生物催化转化试验对改性前后催化剂的物相结构和催化性能进行测试，获得催化剂改性方法中的最优改性工艺参数。通过CLD对ZSM-5催化剂表面进行Si02沉积，分析了改性前后催化剂物相结构的变化，在小型微反试验装置中通过对呋喃催化转化试验，考察了Si02沉积量、CLD处理时间、CLD处理温度及先驱反应物等对产物产率和选择性的影响，并在Py．GC／

5、MS装置上进行了改性催化剂作用下松木屑热裂解试验研究。结果表明，ZSM．5催化剂表面沉积Si02后，骨架结构完整，外表面酸位点钝化，且Si02对孔径具有修饰作用。改性催化剂在呋喃热解中显著提高了烯烃、芳香烃的产率以及丙烯和甲苯的选择性，同时降低了催化剂表面的结焦率，其中性能最优的改性ZSM．5催化剂的制备工艺条件为：以硅烷偶合剂KH550为先驱反应物，Si02沉积量为4％，CLD处理温度为20℃，CU)处理时间为6h。在该工况下制各的改性催化剂作用下，呋喃热解中烯烃和芳香烃的产率由未处理催化剂时的9．8％、18．8％提高到

6、16．5％、24．5％，催化剂表面结焦率由44，l％降低至26．7％。利用酸处理法对ZSM．5催化剂进行表面脱铝，分析了脱铝后催化剂物相结构的变化，研究了酸的种类、酸(氢离子)的浓度、酸处理温度、酸处理时间对呋喃热解中产物产率、选择性和催化剂表面结焦率的影响。结果表明，改性后的ZSM-5催化剂骨架结构基本未被破坏，比表面积及孔体积与未处理催化剂保持一致，孔径略有增大，催化剂外表面硅铝比明显升高，酸量下降。改性后催化剂在呋喃热解中提高了抗结焦能力，烯烃和芳香烃产率升高，乙烯、丙烯、甲苯选择性升高。催化性能较优的改性催化剂的制

7、备工艺条件为：磷酸(氢离子)浓度为2mol／L，酸处理时间为4h，酸处理温度为20℃。该催化剂作用下，烯烃和芳香烃产率为16．1％、32．4％，乙烯、丙烯的选择性为5l％、41．1％，催化剂表面结焦率为26．8％。在松木屑热裂解试验中，改性催化剂显著提高了小分子产物的产率和苯、甲苯、二甲苯的选择性。关键词：生物质；呋喃；ZSM一5催化剂；催化热解；液相化学沉积：酸处理万方数据AbstractInmodemsocietywithenergyshortageandenvironmentalpollution，biomassat

8、tractsmoreattentionastheonlyrenewableenergywhichcarbon—containing，non—pollutingandcouldconvenedintoliquidfuel．Catalyticpyrolysisofbiomassownthegreatdeve