小球藻热解油在Ni-Cu/ZrO_2催化剂上的加氢脱氧

在小型固定床反应器中以Ni-Cu/ZrO2为催化剂,对小球藻热解油进行催化加氢脱氧,以改善生物油性能。利用XRD、H2-TPR、TG、NH3-TPD等技术对催化剂进行了结构表征。结果表明,Cu的加入有效促进了Ni-Cu/ZrO2催化剂活性相的表面分散,提高了该催化剂对小球藻热解油加氢脱氧反应的催化活性。在2 MPa、350℃反应条件下,随Cu/Ni的增大,Ni-Cu/ZrO2的催化活性先升高后降低,Cu/Ni质量比为0.40时的催化性能最好,连续运行3 h后所得精制生物油脱氧率达82.0%。Ni-Cu/ZrO2催化剂在反应过程中,表面结焦少,活性粒子及催化剂性能稳定,连续运行24 h后所得精制生物油脱氧率依然维持在77.0%以上。小球藻热解油经催化加氢脱氧所得的精制生物油,低位热值由31.5 MJ·kg-1提高至35.0 MJ·kg-1,40℃运动黏度由20.5 mm2·s-1降至9.5 mm2·s-1,且油品中水分更易于脱除。精制生物油中高级脂肪酸的含量减少,油品稳定性大幅提高。     

生物油加氢脱氧研究进展

生物油是潜在的可再生能源,但由于含氧量高、低热值、化学性能不稳定和耐腐蚀性差等缺陷,影响其广泛应用,需进一步进行加氢脱氧处理。综述了近年来对生物油的模型化合物及实际油品的催化加氢脱氧的研究进展。     

生物燃料加氢脱氧催化剂研究进展

综述了近几年国内外生物燃料加氢脱氧催化剂方面的研究现状及进展。贵金属催化剂较传统催化剂具有更强的反应活性,但价格昂贵,贵金属回收也增大了加氢脱氧工艺的成本;过渡金属负载型催化剂虽价格便宜,但易失活;硫化物催化剂虽然具有较高的活性,但制备过程需要预硫化,制备过程复杂;碳、氮化物催化剂价格便宜,且具有与贵金属相似的电子结构和催化活性,被称为"准铂催化剂";磷化物催化剂作为最具潜力的加氢脱氧催化剂具有较高研究价值。     

植物油加氢脱氧催化剂的研究进展

综述了近年来植物油加氢脱氧催化剂的研究进展,包括植物油加氢脱氧反应机理、催化剂活性组分和载体的选择与改性、本体型催化剂的开发以及加氢脱氧催化剂的稳定性等研究进展;指出目前存在的主要问题为催化剂的活性低和水热稳定性差,因此开发具有适宜酸性质和孔结构的高活性和良好水热稳定性的加氢脱氧催化剂是今后研究的重点。     

菜籽油在NiMoW/γ-Al_2O_3催化剂上加氢脱氧的研究

采用浸渍法制备了NiMoW/γ-Al_2O_3催化剂,以菜籽油为原料,在100mL固定床加氢装置上,考察了不同工艺条件对菜籽油加氢脱氧的影响。结果表明,提高反应温度,有利于加氢脱羧基(羰基)反应,不利于直接加氢脱氧反应;升高氢分压有利于直接加氢脱氧反应,不利于加氢脱羰基(羧基)反应;低液时空速有利于加氢脱羰(脱羧)反应的发生,高液时空速有利于直接加氢脱氧反应的发生;提高氢油比,对直接加氢脱氧反应的促进作用要大于脱羧(脱羰)反应。     

酚类加氢脱氧催化剂研究进展

酚类加氢脱氧（HDO）是石油、煤基液体燃料和生物质油转化利用中的重要过程,催化剂在其中起关键作用。酚类加氢脱氧催化剂包括过渡金属硫化物、还原态金属催化剂、磷化物、碳化物和氮化物等。本文从活性、选择性、稳定性和催化机理等方面介绍了各类催化剂的研究进展。过渡金属硫化物重点介绍了负载的CoMoS催化剂和非负载的MoS₂,其中晶态MoS₂具有优异的活性和选择性。还原态金属介绍了负载的非贵金属（Ni、Mo和Co）、贵金属（Rh、Ru、Pd和Pt）和双金属（NiRu、Ni-Fe、Mo-Pt和Pd-X）等催化剂,并对不同的金属催化剂进行了比较。磷化物重点介绍了SiO₂负载的Ni₂P、MoP和CoP,Ni₂P/SiO₂具有很高的催化活性和选择性。碳化物主要是Mo₂C催化剂,其具有较高的芳环类产物选择性。氮化物主要是Mo₂N催化剂,其加氢脱氧活性仍有待提高。各类催化剂大多存在稳定性欠缺的问题,过渡金属硫化物主要是提高催化剂对水的稳定性,还原态金属必须重视杂质尤其是硫引起的中毒问题,可考虑与脱硫催化剂组合使用,磷化物应关注积炭和颗粒团聚。     

酚类化合物加氢脱氧催化剂的研究进展

综述了近年来酚类化合物加氢脱氧催化剂的研究进展,分析了代表性酚类化合物的特点及其HDO所涉及的反应。对比分析了金属催化剂、硫化物催化剂、磷化物催化剂、碳化物和氮化物催化剂对酚类化合物HDO反应的催化性能。此外,对酚类化合物HDO催化剂载体的发展状况进行了介绍,指出了催化剂载体的发展趋势。最后总结了各类催化剂的特性,归纳了催化剂对酚类化合物HDO产物的影响及载体在酚类化合物HDO反应中的作用,并对下一步酚类化合物HDO催化剂的发展方向进行了展望。     

Co对非晶态催化剂Ni-Mo-B加氢脱氧性能的影响

以NaBH4作为还原剂,采用化学还原法制备出Ni-Mo-B或含助剂Co的Ni-Mo-B非晶态催化剂,用BET、SEM、XRD、XPS和DSC对催化剂进行表征分析,以苯酚为模型化合物研究其加氢脱氧性能。结果表明,所制备的催化剂为非晶态结构,助剂Co的加入,使催化剂粒径变小,促进Ni和B之间的电子转移,提高热稳定性。在苯酚的加氢脱氧活性研究中,加入助剂Co后,Ni-Mo-B显示出高加氢脱氧活性。在523 K、氢压4.0 MPa时,苯酚转化率达98%,加氢脱氧选择性达93%,产物中芳烃含量仅为2.92%,低于欧洲生物质油精制标准(14%)。随着温度的升高,加氢脱氧选择性进一步提高,但是在高温下,催化剂的非晶态结构不稳定,表现为转化率的下降和中间产物含量的增加。     

生物质油加氢脱氧精制研究进展

随着石油能源渐趋匮乏,生物质高温裂解制备生物质油备受关注。而生物质油中氧含量高达40%,这将影响生物质油的稳定性、极性、热值、粘度和酸性等,应必须对其进行加氢脱氧精制处理。文中介绍了裂解生物质油的组成分布和特点,阐述了裂解生物质油加氢脱氧精制的反应过程和影响因素。     

生物质油加氢脱氧精制研究进展

随着石油能源渐趋匮乏,生物质高温裂解制备生物质油备受关注。而生物质油中氧含量高达40%,这将影响生物质油的稳定性、极性、热值、粘度和酸性等,应必须对其进行加氢脱氧精制处理。文中介绍了裂解生物质油的组成分布和特点,阐述了裂解生物质油加氢脱氧精制的反应过程和影响因素。     

Ru/C催化作用下生物油在超临界乙醇中的提质

使用了两步加氢-超临界提质以及一步超临界提质两种方法对生物油进行提质,并进行了溶剂回收利用。实验结果表明经过这两种提质方法,生物油的物化性质均得到有效提升,提质后生物油中酸、酮和酚的相对含量明显下降,而醇、醚和酯类等理想产物的相对含量有显著上升。根据每步产物的GC-MS结果,对提质过程中所发生的反应进行了推测。相对于一步法提质所得到生物油,两步提质法所得到的提质生物油中醇和醚类的相对含量略高而酮、酚和酯类的相对含量略低。同时,相比于一步超临界提质,两步加氢-超临界提质过程中乙醇的消耗量有所降低。溶剂的回收利用在降低生物油提质所需要的乙醇含量的同时提高了提质产物中酯类的相对含量,这表明在较低的醇油比条件下超临界提质仍然是一种有效的生物油提质方法。     

稻壳快速热裂解生物油的特性研究

Physicochemical properties of bio-oil obtained from fast pyrolysis of rice husk were studied in the present work.Molecular distillation was used to separate the crude bio-oil into three fractions viz.light fraction,middle fraction and heavy fraction.Their chemical composition was analyzed by gas chromatograph and mass spectrometer(GC-MS).The thermal behavior,including evaporation and decomposition,was investigated using thermogravimetric analyzer coupled with Fourier transform infrared spectrometer(TG-FTIR).The product distribution was significantly affected by contents of cellulose,hemicellulose and lignin.The bio-oil yield was 46.36%(by mass) and the yield of gaseous products was 27%(by mass).The chemicals in the bio-oil included acids,aldehydes,ketones,alcohols,phenols,sugars,etc.The light fraction was mainly composed of acids and compounds with lower boiling point temperature,the middle and heavy fractions were consisted of phenols and levoglucosan.The thermal stability of the bio-oil was determined by the interactions and intersolubility of compounds.It was found that the thermal stability of bio-oil was better than the light fraction,but worse than the middle and heavy fractions.     

不同金属氧化物对重质生物油再裂解的比较性研究

通过TG-FTIR、GC/MS和XRD等分析手段,研究了Fe₂O₃、Al₂O₃、CaO和TiO₂四种金属氧化物催化下重质生物油的热解特性及产物差异。结果表明：应用上述四种催化剂的再裂解实验均促进了重质生物油的脱氧,其中CaO催化下脱氧效果最好,Al₂O₃能够有效降低反应温度,Fe₂O₃有效促进了重质生物油成炭前的解聚、固相产物质量降幅达21.23%,TiO₂对CO₂的生成有最明显的抑制效果、同时可以降低反应结束温度;在低温下,除CaO外的三种催化剂均对有效产物的生成有促进作用,但对不同种类的物质各有侧重,而CaO则会使反应所需温度升高且对愈创木酚的富集有很强的选择性;在中温下,CaO和TiO₂表现出较好的催化效果。上述催化热解过程有效促进了酚类的富集,效果最好的是Al₂O₃,酚类相对含量增幅达31.10%。除Fe₂O₃外的三种金属氧化物均降低了生物炭的有序度,添加CaO制备的生物炭具有最无序的炭结构和最高的固相产率。     

超声波辅助制备非晶态Ni-Mo-B催化剂及其加氢脱氧性能研究

以(NH_4)_6Mo_7O_(24)和Ni(NO_3)_2为原料,以NaBH_4作为还原剂采用常规方法和超声波法制备出非晶态Ni-Mo-B催化剂,用BET、SEM、XRD和FT-IR对所制备的催化剂进行表征.XRD结果表明,所制备的催化剂均为非晶态结构,超声波的引入抑制了硼氧化物的生成,提高了非晶态的无序性.SEM显示,引入超声波,催化剂粒径变小,催化剂的团聚现象减少,比表面积增大.以苯酚为模型化合物研究催化剂的加氢脱氧性能,其中超声波条件下制备的催化剂表现出优良的加氢脱氧活性,在498 K时,苯酚的转化率达81.08%,脱氧选择性达93.39%.     

生物质快速热解制油试验及流程模拟

使用自主研发的流化床热解反应器对生物质热解制油进行实验研究,通过对不同实验温度450、500、525、550、580、610℃下得到的目标产物进行分析,得到了反应温度对生物油产率的影响规律。实验表明：550℃时,最大液体产率为42.5%（质量）;实验得到的不可冷凝气体的组分以CO、CO₂、CH₄和H₂为主,气相产物产率约为37.7%（质量）。在实验基础上,利用Aspen Plus流程模拟软件,建立了生物质热解制油工艺模拟流程,模拟分析了热解温度对生物油产率的影响,结果表明该模型能准确模拟实际热解过程,具有较好的适用性和可靠性。     

生物质热解油精制改性用固体酸催化剂研究进展

综述了近年来生物质热解油的精制改性中所用固体酸催化剂,包括SO42－/MxOy以及分子筛两大类,对其应用范围以及优缺点进行了分析比较。指出目前以固体酸为催化剂的生物质热解油提质方法主要是催化裂解和催化酯化。根据生物油中化学组成的特点,将极性基团（羧基、醛基）转化为稳定的非极性基团（酯基、缩醛）的化学改性方法是生物油改性具有潜力的发展方向。     

Refinement of the kinetic model for guaiacol hydrodeoxygenation over platinum catalysts

In our prior work (Ind Eng Chem Res, 2015, 54, 10638-10644), hydrodeoxygenation (HDO) kinetics of guaiacol, a well-known model compound of bio-oil, over Pt/AC (activated carbon) catalysts were investigated under integral operating conditions. It was found that the pseudo-homogeneous plug-flow model utilizing these kinetics describes the experimental observations well (with normalized RMS error = 7.6%). In the present work, under differential operating conditions instead, we refine the kinetic model for the same reaction network over the same catalyst. We show that among the five reaction steps in the network, the reaction order of one step differs from our prior work, while the orders remain unchanged for the other four steps. The activation energies of two steps differ from our prior values by 10–15 kJ/mol, and for the other three steps remain essentially consistent with our prior work. The kinetic parameters from the present work are used to predict fixed-bed reactor performance under integral operating conditions as well. The comparison between experimental and predicted values for both the prior and new sets of data is excellent and even better than our prior model (with reduced normalized RMS error = 4.2%). The kinetic analysis additionally proposed that the direct and indirect pathways of phenol formation from guaiacol HDO depend on guaiacol conversion values. The present work demonstrates that kinetic expressions and parameters obtained from a gradientless differential reactor are more reliable and can be used to successfully predict integral reactor performance data.     

间歇式给料的生物质快速热解制油的实验研究

设计了间歇式给料的鼓泡流化床反应器,对生物质在不同的反应温度、不同的流化气速以及不同的床层高度等条件下的生物质热解进行了研究。结果表明热解温度是生物质产油率的主要影响因素,流化气流速和床层高度对产油率也有一定的影响。在最佳的反应条件下,生物质油的产率可达65%,其主要组分为有机酸和呋喃。