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生物油模型化合物催化共裂解制烃

发布时间:2020-05-16 22:23
【摘要】:随着石化能源供需矛盾及环境污染日趋加剧,清洁可再生能源——生物油加工利用转化为生物燃料的研究日渐受到人们的重视。共裂解反应由于物质之间的协同效应,可以简单有效地提升产物的品质而被赋予独特的化工应用前景。论文选用较有代表性的愈创木酚作为生物油模型化合物,以广泛使用的HZSM-5分子筛作为催化剂,对特定条件下愈创木酚的催化热共裂解反应进行了系统性研究。探究了共裂解物之间比例、共裂解物中含水率、不同种类共裂解物质、不同碳数共裂解物质对共裂解反应的影响,并推测了反应的脱氧机理。主要研究内容及结论如下:(1)在探究共裂解物比例对反应的影响时,将丁醇和愈创木酚混溶后作为反应物。随着反应物中愈创木酚和丁醇比例的减少,油相产物的含水率逐渐增高;催化剂积碳量和碳氢化合物收率逐渐减少。通过和逐一进料的对比组相比,共裂解反应对产物品质有较大的提升作用。(2)以目标产物——碳氢化合物的收率可定义共裂解的协同系数。在愈创木酚和丁醇的比例为3:1、2:1、1:1、1:2、1:3时,反应协同系数分别为0.11、0.29、0.32、0.39、0.15。愈创木酚和丁醇比例为3:1或1:3时,协同系数都较低,当两者比例为1:2时协同系数最高达到0.39,在此比例下,愈创木酚和丁醇的共裂解会有较好的协同作用。(3)在探究共裂解物中含水率对反应的影响时,随着反应物中的含水率逐渐增加时,催化剂积碳量先增加后减少,碳氢化合物的收率减少,油相产物品质快速下降。可见反应物中含水率的增加对共裂解反应有不利影响。通过和逐一进料的对比组比较可得在反应物含水率为0%、10%、20%、30%、40%时,共裂解的协同系数分别为0.316、0.188、-0.059、-0.149、-0.255。在反应物含水的情况下,反应物中较高的含水率会对共裂解反应起到负协同作用。所以生物油中所含的15%-30%的水分会对其提质改性造成阻碍。(4)在探究不同种类共裂解物质对反应的影响时,将丁醇、丁酮、丁酸为代表的三类物质作为共裂解物。丁酸组的油相产物水分含量最高,丁酮组的油相产物热值最低。丁醇组的油相产物品质最好,其含水率为0.91%,热值达到最高的39.80MJ/kg。所以醇类是以是三者中较优的共裂解物质。(5)在探究不同碳数共裂解物质对反应的影响时,将甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇作为共裂解物质。随着共裂解醇类碳数的增加,水相收率减少,催化剂积碳量增加,油相品质逐渐提高。油相产物的品质在戊醇组达到最优,其油相产物的热值为40.8 MJ/kg,含水量为1.4%,在不同碳数的醇类作为共裂解物质时,戊醇是较优的共裂解物。
【图文】:

示意图,固定床反应器,进气系统


2.2实验装置和步骤逡逑2.2.1实验装置逡逑实验装置示意图如图2-1所示。管式固定床反应器主体的长度380mm,内径逡逑16mm,材质为316L不诱钢。其外端用电加热套提供热源,,热电偶和温控柜组成逡逑的体系检测和控制加热套湿度,从而控制管式反应器内催化反应的温度。在管式逡逑反应器上端连接有进液系统和进气系统。其中进气系统由气体钢瓶、减压阀、气逡逑体流量计组成。进气系统主要作用是在反应前置换出其中的空气,反应后对体系逡逑内残留的反应物进行吹扫。进液系统由反应液、蠕动聚组成,其主要作用是用蠕逡逑动索将反应物W恒定的速率通入体系中进行催化热裂解反应。反应后的裂解产物逡逑气体经过管式反应器下端的循环冷凝聚得到冷却,从而收集到可冷凝液体产物。逡逑反应所得的不可冷凝气体产物经气体缓冲瓶排出。实验所得固体产物即催化剂结逡逑焦在实验结束并冷却后,收集并分析。逡逑18逡逑

愈创木,共裂解,积碳,氨碳比


愈创木^冢合麓煎义贤迹常惫擦呀馕锉壤源呋粱剂坑跋戾义嫌赏迹常笨芍孀庞茨究岷拖麓急壤募跣。呋恋幕悸手鸾ゼ跣 e义显谟茨究岷停源急壤常海笔贝锏阶畲蟮模保玻矗罚ィ庇茨纠液拖麓急壤保海冲义鲜苯档偷剑叮罚ァ8荩龋铮恚搴停祝椋欤欤椋幔恚笤冢保梗梗短岢龅挠行О碧急鹊母拍睿簦鳎哄义希儒澹撸龋常危玻埃玻渝义霞牵藉澹缅义峡桑准扑愕糜茨咀玫挠行О碧急任埃福担辶舜嫉挠行О碧急任病K椎碧邋义舷抵械挠茨究嵯喽院扛呤保哂薪系陀行О碧急鹊挠茨久付源呋恋幕煎义狭恳簿拖喽越细摺5庇茨究岷停源嫉谋壤保海笔保呋恋幕剂坑幸桓雒飨藻义系脑黾樱饪赡苁且蛭茨緹a和T醇共裂解时可W产生较高含量的居类物质,逡逑其中大部分是芳香控类物质,当芳香轻含量高时,也更易于在催化剂上形成积碳逡逑前驱体
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ211;TK6

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本文编号:2667436


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