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.     

生物油常减压蒸馏流程模拟及实验研究

生物质经快速热解制备的生物油是一种清洁的可再生能源产品.为此,利用气相色谱质谱联用仪分析了生物油的组分性质,采用填料式精馏塔对生物油进行实沸点(true boiling point,TBP)蒸馏实验,实验分别在常压环境(0.1,MPa)及减压环境(0.01,MPa)下进行,得到了生物油的3个宽馏分.结果表明:在常压环境下,汽油馏分的收率为19.2%,柴油馏分的收率为26.4%;在减压环境下,汽油馏分收率为30.5%,柴油馏分收率为23.3%.在实验的基础上,本文利用Aspen Plus软件建立了生物油实沸点蒸馏的模拟流程,并计算得到了生物油的恩氏蒸馏曲线.     

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。     

生物柴油与轻柴油混合燃料的理化特性

用0#柴油与大豆毛油制成的生物柴油配成10种不同掺混比的混合燃料,测定了混合燃料的兼容性、密度、闪点、馏程、运动粘度、酸值、凝点和冷滤点等指标.结果表明:生物柴油与0#柴油具有良好的兼容性,其混合燃料的密度、闪点、蒸馏温度、运动粘度和酸值随生物柴油掺混比的增大而增大,生物柴油的凝点和冷滤点偏高;掺混比小于或等于20%的混合燃料基本符合国家轻柴油标准;而使用较高掺混比的混合燃料时,必须对馏程、酸值和冷滤点等指标进行改进.     

Ag-Ga/ZSM-5催化剂对沙特中质原油的催化性能和产物中轻质芳烃的形成机制

以商业ZSM-5分子筛为载体,通过等体积浸渍法制备负载双金属Ag和Ga的重油改质催化剂,采用X-射线衍射、氮气吸附脱附、吡啶吸附红外和NH₃程序升温脱附等手段对样品进行表征,考察所制备催化剂在不同反应温度(380～420℃)下甲烷和氮气气氛中对沙特中质原油改质效果和产物轻质芳烃的影响。结果表明,Ag-Ga/ZSM-5催化剂上Ag、Ga等负载金属高度分散,且B酸性位减少和L酸性位增加;高度分散的负载金属物种及其产生的L酸性位和载体上的B酸性位协同作用可以取得良好的原油改质效果;适度提升温度(380～400℃)有利于油品改质,但过高温度(410～420℃)会降低产物油液体收率并严重结焦;当反应温度为400℃时取得最佳改质效果,在此温度下产物油性质明显改善,轻质芳烃质量分数增加11.32%;催化剂上高度分散的Ag、Ga等负载金属物种及B酸性位减少和L酸性位增加能有效活化甲烷,同时参与汽油馏分共芳构化和烷基化及柴油馏分裂解并促进轻质芳烃的生成。     

黄连木果油制备生物柴油的应用研究

提取黄连木果油并以此为原料,通过碱催化酯交换法制备生物柴油,采用单因素实验和L9(34)正交实验确定酯交换最佳工艺条件,并对所得生物柴油进行成分分析和理化性能检测.实验表明:以石油醚为溶剂,超声提取35min,黄连木果油得率可达到50%以上.所得黄连木果油制备生物柴油的最佳工艺条件为:醇油摩尔比4∶1,催化剂用量为1.6%,反应时间60min,反应温度40℃,转化率可达到98.74%.它与0#柴油的主要性能指标相接近,可以考虑按一定的比例调入柴油中使用.     

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.     

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.     

SO_4~(2-)负载型固体酸催化制备生物柴油

以浸渍法制备了不同载体的SO42-负载型固体酸催化剂,用于催化制备生物柴油。考察了不同载体及不同焙烧温度下的催化剂活性,并对催化剂的失活和再生进行了研究。结果表明,本实验制备的SO42-负载型固体酸催化剂催化制备生物柴油时具有较高活性,最佳实验条件下,100℃反应13h,脂肪酸甲酯收率达90%以上;SiO2为载体时催化剂在100℃的干燥温度下催化活性较高,SnO2为载体时催化剂在450℃的焙烧温度下催化活性较高,而催化剂SO42-/SnO2-SiO2在焙烧温度小于450℃时催化活性皆较高。使用过的催化剂部分失活,原因是催化剂表面的硫酸根被甲醇淋洗掉;催化剂表面的活性位被油和甲酯所覆盖。使用过的催化剂通过焙烧,重新浸渍硫酸溶液再焙烧后,其活性得以恢复。     

Fe/C-SO3H中空纤维催化黄连木油制备生物柴油

黄连木油是一种重要生物质能原料,气相分析表明黄连木油主要脂肪酸为油酸51. 17%、亚油酸28. 76%和棕榈酸17. 75%。采用纺丝技术自制Fe/C-SO3H中空纤维催化剂进行催化黄连木油酯交换反应制备生物柴油,通过SEM和BET分析得出Fe/C-SO3H催化剂为中空纤维状结构,平均直径在1μm左右,比表面积50. 925 Am2·kg-1;通过XRD表征分析得出催化剂在400℃氮气气氛下煅烧2 h达到适宜状态;通过振动样品磁强计表征可知催化剂为超顺磁性纤维,在非磁场状态下不会自聚;对影响催化酯交换反应的因素进行了优化,得出反应时间110 min、催化剂用量3. 0%、醇油物质的量之比11∶1、反应温度75℃酯交换反应达到单因素实验设计最佳状态,转化率达到97. 2%;通过FTIR分析黄连木油及其生物柴油的酯官能团变化,发现与理论分析相符,并将生物柴油与0#柴油进行对比分析,实验结果表明所得生物柴油性质优异。     

膨润土负载型固体酸催化剂催化合成生物柴油

以自制固体酸催化剂ZnCl2/膨润土催化大豆油制备生物柴油,考察了反应条件对生物柴油产率的影响.结果表明:在ZnCl2负载量30%、催化剂用量5%、醇油物质的量比10∶1、反应温度65℃和反应时间5h时,生物柴油的产率可以达到82%以上.自制生物柴油的性能指标完全达到0#普通柴油标准和柴油机燃料调和用生物柴油标准要求.     

龙口页岩油中压加氢精制研究

利用小型滴流床反应器和NiW/Al2O3商业催化剂对全馏分龙口页岩油进行中压(≤9 MPa)加氢精制研究。考察反应温度、压力、液时空速和氢油比对加氢产物的硫含量、氮含量、密度、颜色和裂解程度的影响。结果表明:提高反应温度,降低液时空速,增大反应压力有利于加氢脱氮(HDN)反应进行;氢油比高于1000之后,增加氢油比对加氢脱硫(HDS)和HDN影响较小;当反应温度为420℃、压力为7 MPa、液时空速为0.5 h-1、氢油比为1000时,页岩油的脱硫率和脱氮率达到最高,分别为99.6%和99.9%;龙口页岩油加氢精制的最佳反应温度为400℃、压力为9MPa、液时空速为0.5 h-1、氢油比为1000。     

磷酸钠在餐饮废油制备生物柴油中的应用

为减少制备负载型催化剂的繁复步骤,以磷酸钠做催化剂,采用酯交换法进行了利用餐饮废油制备生物柴油的研究.结果表明,在n(醇)∶n(油)=10∶1、催化剂加入量为油质量的3%、反应温度为70℃、反应时间为3h的条件下,其酸值可达到0.82mg/g,即酯化率为80.12%.气相色谱分析结果表明,制备的生物柴油以棕榈酸甲酯、亚油酸甲酯和油酸甲酯等为主要成分,符合柴油替代品的要求.与硫酸铁作为催化剂制备生物柴油比较,磷酸钠具备用量低、反应时间短、酯化率高等优点.     

芸芥生物柴油的研制及排放特性试验研究

以芸芥种子油为原料,采用具有广泛的原料适用性、高催化活性的多金属氧酸盐的固体催化剂,实现酯交换反应制备生物柴油。芸芥植物油的转化率达到95%以上,生物柴油各项指标达到德国生物柴油标准,是一种安全(闪点127℃)的生物质燃料。生物柴油发动机试验表明,生物柴油可有效地降低柴油机各类污染物的排放,特别是烟度颗粒污染物,说明芸芥生物柴油是一种洁净的生物质燃料油。     

膨润土负载磷钨酸催化制备生物柴油

将膨润土经过酸化处理,采用浸渍法制得膨润土负载磷钨酸催化剂,并以此催化餐饮废油与甲醇反应制备生物柴油.考察了磷钨酸负载量和酯交换反应条件对餐饮废油转化率的影响.结果表明:磷钨酸负载量为35%,在反应温度80℃、醇油物质的量比12:1、催化剂用量为原料油质量的5%时,反应6 h,转化率可以达到90%以上.膨润土负载型催化剂活性高,稳定性好,可重复使用.     

工业化生物质气化焦油中酚类化合物提纯工艺研究

采用酸碱抽提法对5 MW工业化生物质气化焦油中的酚类化合物进行提纯。通过常压蒸馏装置将气化焦油切割为3个馏分并测定酚含量,选取酚含量最高的馏分I进行酚类化合物酸碱抽提工艺研究,并利用GC/MS对提纯粗酚进行分析。结果表明:3个馏分(110~180℃、180~210℃和210~235℃)的酚质量分数分别为51.86%、20.46%和12.86%。较优的馏分I酸碱抽提碱洗和酸洗工艺条件分别为:碱液质量分数20%、碱洗时间5min和碱洗温度50℃;硫酸质量分数20%、酸洗时间30 min和酸洗温度22℃。较优酸碱抽提工艺条件下,馏分I的粗酚收率为50.24%,GC/MS分析表明,粗酚中主要含有42种酚类化合物,质量分数合计为98.49%,低级酚质量分数为73.90%。     

基于均匀设计的生物柴油最优制备工艺参数研究

以均匀设计法安排试验,对大豆油在酯交换反应下制备生物柴油的工艺进行了研究.为获得最优制备工艺参数,考查了n(醇)∶n(油)(3∶1～8∶1)、催化剂质量分数(0.4%～1.4%)、反应温度为(45～70℃)、反应时间(40～140min)及其交互作用对生物柴油产率和原料转化率的影响.结果表明:n(醇)∶n(油)、催化剂用量可显著地影响生物柴油的产率和原料转化率.同时甲醇与反应温度、催化剂与反应时间之间存在对抗效应,而甲醇与反应时间、催化剂与反应温度、反应温度与反应时间之间则存在协同作用.利用回归分析和BP神经网络,确定最优工艺参数为:n(醇)∶n(油)=6∶1;催化剂质量分数1.0%;反应温度45℃;反应时间30min.经液相色谱仪测定,生物柴油产率高达97.6%.     

固体酸催化大豆油甲酯化制备生物柴油的研究

以甲醇和大豆油为原料,以固体酸为催化剂,通过酯交换反应制备生物柴油.考察了反应时间、反应温度、催化剂用量和醇油摩尔比各单因素对生物柴油产率的影响,得到最佳工艺条件:反应时间3.5 h,反应温度70℃,催化剂用量为大豆油质量的6.0%,醇油摩尔比为7:1,生物柴油产率可达93.5%.     

乙苯烷基化择形催化剂——改性HZSM-5分子筛的研究

HZSM-5在不同pH值对Mg~(2+)和Mn~(2+)的吸附量测定结果发现,HZSM-5吸附Mg~(2+)和Mn~(2+)的最佳pH值都在3.0附近。对Mg(Ac)_2/HZSM-5和Mn(Ac)_2/HZSM-5的热分解性能研究结果表明:由于Mg(Ac)_2、Mn(Ac)_2和载体HZSM-5之间的相互作用,使得负载型样品热分解的起始温度比纯Mg(Ac)_2和Mn(Ac)_2低,而完全分解的温度由纯样品的500℃左右提高到550℃左右。镁改性HZSM-5分子筛上进行乙苯与乙醇烷基化反应可直接合成高纯度的对二乙苯。在反应温度38O℃,空速6.9L·h~(-1)下,在Mg(1.5)HZSM-5催化剂上,反应达到稳定后,对位选择性为96％,对二乙苯产率达5.8％。经Mn改性的HZSM-5催化剂上,对二乙苯产率为6.3％,乙苯转化率达7.0％,但对位选择性只有82.3％。经Mg、Mn同时改性的HZSM-5催化性能没有MgHZSM-5好。     

HZSM-5/堇青石整体式催化剂的制备及催化性能

以整体式堇青石蜂窝陶瓷为载体,经预处理后涂覆HZSM-5分子筛,制备出含不同HZSM-5质量分数的HZSM-5/堇青石整体式催化剂。采用XRD和BET对催化剂的结构进行了表征,在常压微型固定床反应装置上评价催化剂的甲醇制烯烃反应性能,并考察了催化剂中HZSM-5分子筛的质量分数、反应温度、气体空速等与烯烃组成分布的关系。结果表明：HZSM-5/堇青石整体式催化剂中仍保持HZSM-5分子筛的XRD特征衍射峰;催化剂的比表面积、孔体积随着HZSM-5质量分数的增加而增加;催化剂中HZSM-5分子筛质量分数为22.5%时具有最好的活性,在反应温度为380℃、气体空速为820mL/(g·h)的条件下,乙烯的选择性为35.22%,丙烯的选择性为30.95%。