棉秆催化热解的热重分析

利用热重分析技术,分析了棉秆在分子筛、金属氧化物催化条件下的热解过程;比较了不同催化剂对棉秆挥发分热解和灰分产量的影响.研究表明,除纯棉秆外,棉秆催化热解过程均由失水区、活化热解区和消极热解区构成,纯棉秆热解的消极热解区不明显.催化剂加入后,活化热解区挥发分累积转化率减小,而消极热解区挥发分累积转化率显著增大,且消极热解区温度窗口往低温方向转移.催化剂显著促进了木质素的热解,但对纤维素和半纤维素热解的促进作用相对较弱.催化剂的加入使灰分增多,且金属氧化物催化时的灰分产量高于分子筛.Na2CO3催化时灰分主要产生于活化热解区,而MCM-41、ZSM-5、LJSY催化时则主要产生在消极热解区.     

高温下催化热裂解甲壳素制备双环芳烃

甲壳素是仅次于纤维素的第二大生物质资源,开发甲壳素的利用途径对生物质资源的发展和环境保护都具有重要的意义。通过自制催化剂固定床热解器在高温下进行催化热解甲壳素制备双环芳烃的研究。工作中尝试了温度和催化剂进行热解产物影响,选择了ZSM-5,HZSM-5,MCM-41,β-分子筛和NaY分子筛五种分子筛催化剂进行对比实验。结果发现在700℃,N_2流速3L/h下ZSM-5做催化剂进行甲壳素热裂解获得最好的有机化合物质量产率24. 3%。通过GC/MS对产物的分析,产物中双环芳烃萘和甲基萘的选择性达到了65. 0%、13. 3%。其他催化剂在获得芳烃化合物上有着不同的选择性,通过催化剂的选择催化热裂解甲壳素制备不同的化学品,扩展了甲壳素的应用范围和芳烃的来源途径。     

小球藻热解特性及其液化制油实验分析

以小球藻为研究对象,通过热重分析,研究不同钠盐催化剂及其用量对微分热重曲线的影响,确定小球藻热解最佳催化剂种类及用量.利用自行设计的直接热化学藻类油化实验装置,通过改变最佳催化剂用量,调查其对小球藻油化产物分布以及油产率的影响,并利用GC/MS分析得到油产品成分的含量,同时对油化过程进行了能量衡算.结果表明:3种钠盐催化剂均使小球藻热解反应向低温区移动,钠化合物的催化作用依次为Na2CO3Na2SO4NaCl,其中碳酸钠催化作用最显著;从微分热重曲线分析可知,催化剂中钠离子质量为小球藻样品质量5%时为理想用量,在直接热化学液化法小球藻油化实验中,碳酸钠的钠离子质量为小球藻质量的5%时,可获得较大的油产率62.58%,与热重分析结果相吻合.通过GC/MS分析得到产品油化学成分与重油相近.产品油的热值很高,为32.4,MJ/kg.能量回收率为78.2%.     

废弃印刷线路板催化热解的试验研究

在固定床反应器惰性气氛条件下,分别在无催化剂、铜粉和ZSM-5型分子筛存在时对FR-4型溴化环氧树脂基板进行热解试验,计算了不同条件下的产物产率和结焦率,并对热解油350 ℃以下馏分进行了GC-MS分析.结果表明,不同反应条件下气体和液体产率有所差异,使用分子筛与不使用催化剂所制热解油的产物组成比较相似,而在铜粉催化条件下,液体产物与其他两种催化条件下液体产物差别较大.     

Ni/HZSM-5催化热解玉米秸秆制取生物油的研究

在固定床中考察Ni/HZSM-5对生物质催化热解的影响,采用浸渍法制备Ni负载量不同的Ni/HZSM-5分子筛催化剂,通过粒度分析、SEM、XRD和BET表征催化剂,在不同催化剂条件下热解玉米秸秆制取生物油,对生物油的理化特性和液相产物的化学组成进行分析.结果表明,Ni在HZSM-5表面负载均匀,Ni改性未影响HZSM-5的晶体结构,改性HZSM-5的比表面积随着Ni负载量的增加而减小.与不加入催化剂相比,在HZSM-5作用下得到的生物油得率降低,同时,酸类、醛类、呋喃类等含氧化合物的含量降低,酚类的含量增加;在Ni/HZSM-5作用下,与在HZSM-5作用下相比,所得生物油的得率上升,含水率下降,酮类含量明显降低,酚类含量进一步提高,说明Ni改性HZSM-5分子筛对生物质热解产物中的酮类、酚类含量具有明显的调控作用.     

负载型高分子金属配合物的制备及其催化H2O2分解性能研究

以介孔分子筛MCM-41作载体制备了Cu()-壳聚糖(CS)高分子金属配合物为活性组分的催化剂Cu-CS/MCM-41,并利用红外光谱和低温N2吸附等手段研究了催化剂的结构特征.结果表明,Cu-CS/MCM-41催化剂的比表面积为208.6 m2/g,平均孔径和孔容分别为2.3 nm和0.27 cm3/g.将Cu-CS/MCM-41用于催化过氧化氢分解反应,当温度为20℃,pH=4.5,反应液体积为60.0 mL,H2O2的初始浓度为0.1443 mol/L,Cu-CS/MCM-41催化剂用量为0.100 0 g等条件下,反应24 h,H2O2的分解率可达84%.催化剂显示具有模拟过氧化氢酶(CAT)的作用,而且可多次重复使用,并有较稳定的催化活性.同时分别考察了温度、H2O2的浓度、pH值、反应时间及Cu-CS/MCM-41催化剂的用量等对Cu-CS/MCM-41催化性能的影响规律.     

甲基锡-分子筛杂化材料的合成及表征

在真空条件下考察了几种典型沸石分子筛(HY、Hβ、HZSM-5、MCM-41)的洁净表面与四甲基锡化合物的化学反应性能.用元素分析、in situ FTIR、ICP、GC、TPD-MS等方法研究了反应的化学计量关系以及气相和固相产物的组成及热稳定性.探讨沸石分子筛表面与四甲基锡金属有机基团接枝反应的基本规律.研究结果表明:SnMe4与分子筛的接枝反应的难易与分子筛的结构和酸性密切相关,其与HY、Hβ、HZSM-5、MCM-41分子筛发生反应的最低温度分别为193、183、223、343 K.接枝物种的热稳定性也大不相同,热稳定程度依次为SnMe3/MCM-41＞ SnMe3/HY＞ SnMe3/Hβ＞ SnMe3/HZSM-5.     

环己烷催化氧化制环己酮的MCM-41催化剂研究

以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,采用水热合成法制备纯MCM-41分子筛和掺杂不同金属离子的MCM-41分子筛,并采用等体积浸渍法将一定量的金属离子负载在纯MCM-41分子筛内表面上,制备了负载型和掺杂型2类不同的MCM-41分子筛催化剂.分别考察了负载和掺杂的金属种类、金属Cr负载和掺杂量等对环己烷氧化制环己酮中的催化活性和选择性的影响.研究表明:采用掺杂制备的MCM-41分子筛催化剂活性明显高于负载型MCM-41分子筛催化剂;Cr掺杂量增加,虽然环己烷氧化转化率增加,但产物选择性下降;掺杂Cr的MCM-41分子筛催化剂,用于环己烷氧化制环己酮,在Si与Cr摩尔比为50以下、反应温度75 ℃、H2O2与环己烷摩尔比为1.2的条件下,环己烷的转化率可达60%左右,环己酮和环己醇的总选择性可达94%以上.     

稻壳热解油及其酯化产物的GC/MS分析

以酸性树脂作为催化剂,采用CH3OH和C2H5OH分别对稻壳热解油(RHPO)进行催化酯化反应,用正己烷、CCl4、CS2、苯和CH2Cl2分别萃取酯化前后的稻壳热解油,并采用气相色谱/质谱(GC/MS)对稻壳热解油进行表征.结果表明,稻壳热解油在苯中的可溶性最好,但其可溶物中酯类成分含量较低;CH3OH对有机酸的酯化效果优于C2H5OH;在稻壳热解油所检测的成分中,酚类含量最高,其次为酮类和烃类.通过对酯化产物的分析,推测稻壳热解油中可能含有有机酸.     

不同催化剂对废旧线路板热解油轻质化的影响

在500和600℃下,进行废旧印刷线路板(WPCB)环氧树脂粉末与3种催化剂(HZSM-5、USY和活性氧化铝)的共催化热解实验。通过对热解三相产物产率计算、热解油的馏程、成分以及碳数分布分析,研究催化剂对WPBC粉末热解过程和热解油轻质化效果的影响。结果表明:600℃下,活性氧化铝的轻质化效果最好,热解油中0~200℃馏分(轻组分或汽油组分)含量最高,达到56%,苯酚含量超过50%,选择性好,且有一定的脱溴效果,热解残渣产率最低,碳分布集中在C5-C10(汽油的碳分布)。HZSM-5的产油率最高,600℃下有一定轻质化效果,但热解油成分复杂,选择性差。USY对提高产油率和热解油轻质化效果几乎没有影响。     

介孔分子筛MCM-41的合成、表征与催化性能

具有大孔径和大比表面的MCM-41介孔分子筛在工业催化中显示了独特的催化性能,研究它的催化性能具有替代一些大分子反应的均相催化剂的实际应用价值。本文对MCM-41介孔分子筛的合成、改性、表征与催化性能进行了扼要的评述。     

介孔分子筛MCM-41的合成、表征与催化性能

具有大孔径和大比表面的MCM-41介孔分子筛在工业催化中显示了独特的催化性能,研究它的催化性能具有替代一些大分子反应的均相催化剂的实际应用价值.本文对MCM-41介孔分子筛的合成、改性、表征与催化性能进行了扼要的评述.     

俄罗斯减压渣油超临界萃取残渣的催化加氢反应研究

以高压反应釜为反应器、环己烷为溶剂,选用分子筛、金属及合金3大类共6种催化剂,对俄罗斯减压渣油超临界萃取所得残渣的非催化及催化加氢反应进行研究.结果表明,采用NKF-β型和Y型分子筛作为催化剂,残渣加氢反应产物中芳烃的相对含量超过55%;采用金属Fe、Ni以及合金Co-Fe、Pd-C作为催化剂,残渣加氢反应产物中正构烷烃的相对含量超过70%;除采用Fe和Pd-C作为催化剂的残渣加氢反应产物之外,在其他各组产物中均检测到少量含氧化合物,而在以NKF-β型分子筛作为催化剂的加氢反应产物中还检测出含氮化合物.针对各组加氢反应产物中化合物相对含量的差异,推测了残渣在不同类型催化剂作用下可能存在的反应途径.     

两段式固定床芦竹催化热解实验研究

作为一种产量巨大的生物质原料,芦竹热解制取生物油的研究较少.为了探讨其作为热解原料的可行性以及得到高品质的生物油,以HZSM-5为催化剂在两段式固定床反应系统中进行了芦竹催化热解实验,研究了热解温度、催化温度和催化剂床层高度对热解产物分布以及对气体和液体组分的影响.结果表明:热解温度为500,℃时,液体产率达到最大值49.53%,;在催化剂的作用下,液体产物产率明显下降,液体产物中的酸类、醛类、酯类、酮类等含氧物质的含量有所降低,但轻质酚类和芳香烃等物质的含量明显增加.综合催化温度和催化剂床层高度的分析结果来看,催化温度为500,℃、催化剂床层高度为10,cm时,HZSM-5对油相品质的提高效果较为显著.     

生物质组分在催化快速热解中的相互影响

对纤维素、半纤维素、木质素及3者不同配比的自配生物质样品进行了热重分析与热解-气象色谱-质谱试验。分析了这3种生物质组分与ZSM-5分子筛进行催化热解反应时的相互影响。结果表明尽管纤维素、半纤维素、木质素初级热解产物不同,但在与ZSM-5分子筛催化热解时最终产物基本一致,主要是芳烃类化合物。然而,木质素组分在催化剂表面形成大量积炭并导致催化剂失活。因此木质素组分会影响纤维素与半纤维素组分在催化热解中的转化,导致生物质的整体转化效率下降,并且抑制作用随木质素含量的提高和反应时间的延长而增强。研究结果表明需要对木质素含量较高的生物质进行预处理,选择性去除木质素,提高生物质整体转化效率,降低催化剂失活。     

生物油加氢提质中Cu基催化剂的研究

生物质快速热解制取的生物油含水含氧量高,具有黏度大、热值低、腐蚀性强等特点,不适宜直接作为燃油使用,因此,需要将生物油经加氢提质成高品质的液体燃料.选取具有代表性的生物油模型化合物糠醛为研究对象,并对其催化加氢机理进行研究.通过湿法浸渍制备了一系列Si-Al分子筛负载的不同Cu含量的催化剂,并与Cu/C、Ni/Si-Al、商业Pd/C催化剂的催化活性进行比较,研究载体、活性组分、负载量对催化剂活性的影响.结果表明,在糠醛加氢生成糠醇的反应中,Cu基催化剂具备最高的选择性.     

CaO基催化剂在生物质热解中原位脱碳作用研究

研究了CaO基复合催化剂在生物质热解过程中的原位脱碳作用,通过气相色谱仪分析热解气体产物组分及含量。结果表明,CaO基复合催化剂可以原位吸附生物质热解过程中产生的CO₂,达到生物质定向催化转化的目的。使用Fe-CaO、Ni-CaO复合催化剂可使生物质热解液相产物产率降低至20%以下,而气体产率提高,最高可达67.1%。Ni-CaO催化热解条件下气体产物中H₂含量最高可达52.9%,同时φ(H2)/φ(CO)达到2.6,改善了热解气品质。     

高铝矾土及负载生物质灰典型组分对城市污泥催化热解制油的影响

利用固定床催化热解装置研究高铝矾土颗粒及负载生物质灰典型组分(KCl,Na2SO4和K2SO4)对城市污泥热解气催化裂解制油的影响,对产物产率进行统计并利用GC/MS分析热解油有机相的组分.实验结果显示,高铝矾土促进了热解气的二次裂解,使含氧有机物更容易发生脱羧、脱羰基反应生成脂肪烃,并进一步环化及芳构化产生更多的芳香族化合物.在催化剂作用下,热解油有机相的含氧化合物比例从15.77%减少到10.67%,芳香族化合物从19.01%增加到28.75%.对负载KCl的高铝矾土而言,提高催化温度及增加料层高度可以强化其催化作用.而KCl的负载对催化反应存在2种影响:在高温下易挥发形成碱性氧化物,中和部分高铝矾土表面的酸中心,抑制芳构化反应进行;钾离子与羧酸形成羧酸盐,更容易发生脱羰基反应,从而增加热解油中烃类含量.     

催化剂对生物质与废轮胎共热解油性质的影响

将不同种类的生物质与废轮胎以不同的质量比混合,以负载V或Ag的分子筛为催化剂,在温度500℃下共热解,研究了影响热解油产率、热值、黏度、密度及元素组成的主要因素.结果表明,当生物质在混合物中质量分数低于40%时,采用Ag/HZSM-5、 Ag/SBA-15和V/HZSM-5作催化剂得到的热解油黏度均达到了商业0号柴油的黏度要求,而密度仍比0号柴油高.分子筛上负载V,Ag后对共热解过程中热解蒸气发生的加氢反应具有促进作用.     

MCM-41固载席夫碱钴配合物在环己烷氧化反应中的应用

制备γ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰的MCM-41分子筛固载型双水杨醛缩乙二胺合钴(Cosalen)配合物,采用傅里叶变换红外光谱、X线衍射、比表面积测定、热重-差热(TG-DSC)、紫外-可见光光谱(UV-Vis)、透射电镜等方法对分子筛固载型配合物Cosalen/MCM-41的结构进行表征,并对比Cosalen/MCM-41与Cosalen/NaY的催化性能。研究结果表明:Cosalen已进入分子筛孔道内;在以氧气为氧源的环己烷氧化反应中,Cosalen/MCM-41催化剂具有较好的活性和对环己醇、环已酮的选择性。该催化反应产物中环已基过氧化氢(CHHP)的量很少,表明Cosalen/MCM-41催化剂能加速环已基过氧化氢的分解;以Cosalen/MCM-41为催化剂,在初始氧气压力为0.80 MPa,温度为130℃,环己烷与催化剂的质量比为100,叔丁基过氧化氢0.06 g的相对温和条件下反应2 h,环己烷的转化率达到5.96%,醇酮选择性87.03%。