生物质铁盐催化加氢热解产生生物油与气态烃的研究

发布时间：2024-02-07 00:41

　　利用加压固定床反应器进行了松木催化加氢热解实验(终温600-700℃、氢压5.0 MPa),考察了硝酸铁和硫酸亚铁两种铁盐对热解产物产率及分布的影响。研究发现,Fe(NO₃)₃能够显著促进生物炭加氢生成甲烷,碳转化率高达97.4%,CH₄产率达21.2%,无水生物油产率为32.8%(产率基准均为干燥无灰生物质),生物油中含氧量降低,轻质芳烃产率增加,其中,苯、甲苯和二甲苯(BTX)产率为2.6%。而FeSO₄迥异于Fe(NO₃)₃,具有抑制气态烃和生物油生成的作用。机理研究表明,Fe(NO₃)₃在加氢过程中主要形成α-Fe,并促使生物炭形成无定型和多孔结构,从而有利于其加氢生成甲烷,而FeSO₄则部分转化为Fe₂S₃,由此可致使铁催化剂失活。

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【部分图文】：

图1实验装置和流程示意图

生物质催化加氢热解在自制的竖式固定床反应器中进行,装置和流程示意图见图1。每次实验时,将0.5g样品放在反应器中,氢气经过脱水干燥装置后从下向上以500mL/min流入反应器中,氢压为5.0MPa。在确保系统无气体泄漏后,样品层以15℃/min的加热速率从室温加热至指定温....

图2生物质加氢热解的气体释放速率

由表2可知,CO2、CO、CH4和C2H6是四种主要的气体产物。图2展示这四种气体在无催化剂和两种铁基催化剂作用下的释放行为。从图2可以看出,在无催化剂条件下,CO2自225℃开始释放,CO从275℃开始释放,两者均在375℃时达到释放最高峰。CH4和C2H6自375℃....

图3无催化剂和不同催化剂下生物质加氢热解产生的生物油中的主要化合物产率

为了了解催化剂对生物油组成的影响,定量测定了生物油中15种主要化合物。这些化合物区分为四类:非芳香性含氧化合物(oxygenates)、苯酚类(phenols)、单环芳烃(monocyclicaromatichydrocarbons,MAHs),以及双环和三环芳烃(bicy....

图4不同催化剂和不同温度下所得生物炭样品的XRD谱图

图5和图6为无催化剂和含有两种铁基催化剂样品的热重/差热-质谱联合分析结果。虽然测定限制于常压反应条件,但为了尽量模拟催化加氢过程,所有样品的催化剂添加量、加热升温速率与加氢实验所用升温速率一致,而且在热重分析中引入了氢气(见实验部分),以深入了解两种铁盐的变化过程以及与生物质及....

本文编号：3896470