[發(fā)明專(zhuān)利]楊木催化熱裂解制取富含單環(huán)芳烴生物油的實(shí)現(xiàn)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110885177.4
• 申請(qǐng)日: 2021-08-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113667508A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉榮厚;李英凱;李沖;朱獻(xiàn)濮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C10G1/02
• 分類(lèi)號(hào): C10G1/02;B01J29/46;B01J37/02;B01J37/30;B01J35/10
• 代理公司: 上海交達(dá)專(zhuān)利事務(wù)所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種楊木催化熱裂解制取富含單環(huán)芳烴生物油的實(shí)現(xiàn)方法，采用NaOH溶液對(duì)ZSM?5分子篩進(jìn)行脫硅處理，得到多級(jí)孔ZSM?5分子篩；將得到的多級(jí)孔ZSM?5分子篩以浸漬法與Fe(NO₃)₃溶液混合制備得到Fe負(fù)載多級(jí)孔ZSM?5分子篩，改善催化劑的催化性能；最后，將Fe負(fù)載多級(jí)孔ZSM?5分子篩和楊木木屑進(jìn)行混合，進(jìn)行快速催化熱裂解反應(yīng)實(shí)現(xiàn)富含單環(huán)芳烴生物油的制取，提高生物質(zhì)催化快速熱裂解生物油中單環(huán)芳烴的相對(duì)含量，提高生物油的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種可再生生物質(zhì)能源領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種楊木催化熱裂解制取富含單環(huán)芳烴生物油的實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

楊木具有儲(chǔ)量豐富、環(huán)境友好且可再生的特點(diǎn)。生物質(zhì)熱裂解技術(shù)可以將其轉(zhuǎn)化為液體燃料(生物油)，是一種應(yīng)用前景廣闊的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)。但由于生物油中組分復(fù)雜，含氧量高、酸性強(qiáng)、熱值低等缺點(diǎn)，其工業(yè)化應(yīng)用受到限制，急需改善生物油品質(zhì)。

在熱裂解過(guò)程中，通過(guò)添加適當(dāng)?shù)拇呋瘎┛梢栽鰪?qiáng)特定的反應(yīng)途徑，促進(jìn)理想產(chǎn)物的形成，從而有效地提升生物油的品質(zhì)。在各種催化劑中，ZSM-5分子篩由于其具有良好的酸性和選擇性，以及表現(xiàn)出良好的脫氧和芳構(gòu)化性能，在生物質(zhì)催化熱裂解中受到廣泛關(guān)注。但由于ZSM-5分子篩孔徑的限制，傳統(tǒng)的ZSM-5分子篩會(huì)對(duì)大分子存在擴(kuò)散限制，導(dǎo)致催化活性降低。

針對(duì)上述問(wèn)題，對(duì)ZSM-5進(jìn)行堿溶液脫硅處理能夠在ZSM-5分子篩中引入多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，改善催化劑的催化性能。與此同時(shí)，針對(duì)生物油組分復(fù)雜、含氧量高的問(wèn)題，在ZSM-5分子篩中引入金屬能夠調(diào)節(jié)催化劑的酸性位點(diǎn)和理化性質(zhì)，改善生物油的組成，提高生物質(zhì)催化熱裂解生物油中單環(huán)芳烴的相對(duì)含量。

因此，采用堿溶液脫硅處理和金屬負(fù)載相結(jié)合的方式對(duì)ZSM-5分子篩進(jìn)行處理能夠結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，改善催化劑的催化性能，提高生物質(zhì)催化快速熱裂解生物油中單環(huán)芳烴的相對(duì)含量，提高生物油的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種楊木催化熱裂解制取富含單環(huán)芳烴生物油的實(shí)現(xiàn)方法，采用堿溶液脫硅和金屬負(fù)載相結(jié)合的方式，ZSM-5分子篩通過(guò)堿溶液脫硅得到多級(jí)孔ZSM-5分子篩，在多級(jí)孔分子篩的基礎(chǔ)上負(fù)載2、4、6和8wt.％的Fe金屬，制備得到Fe負(fù)載多級(jí)孔ZSM-5分子篩。利用該分子篩對(duì)楊木木屑進(jìn)行快速催化熱裂解，制取富含單環(huán)芳烴含量的生物油。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明涉及一種楊木催化熱裂解制取富含單環(huán)芳烴生物油的實(shí)現(xiàn)方法，采用NaOH溶液對(duì)ZSM-5分子篩進(jìn)行脫硅處理，得到多級(jí)孔ZSM-5分子篩；將得到的多級(jí)孔ZSM-5分子篩以浸漬法與Fe(NO₃)₃溶液混合制備得到Fe負(fù)載多級(jí)孔ZSM-5分子篩；最后將Fe負(fù)載多級(jí)孔ZSM-5分子篩和楊木木屑進(jìn)行混合，進(jìn)行快速催化熱裂解反應(yīng)實(shí)現(xiàn)富含單環(huán)芳烴生物油的制取。

所述的ZSM-5分子篩，優(yōu)選采用硅鋁比為25的商業(yè)ZSM-5。

所述的多級(jí)孔ZSM-5分子篩，采用0.4mol/L NaOH溶液與ZSM-5分子篩加熱攪拌2小時(shí)后置于冰水混合物中，經(jīng)過(guò)濾干燥后通過(guò)NH₄Cl溶液離子交換處理，最后經(jīng)煅燒后得到多級(jí)孔ZSM-5分子篩。

所述的煅燒，優(yōu)選溫度為550℃，煅燒時(shí)間為5小時(shí)。

所述的浸漬法是指：將多級(jí)孔ZSM-5分子篩緩慢加入Fe(NO₃)₃溶液中，保持?jǐn)嚢柚敝列纬珊隣詈螅稍锊⒈簾玫紽e負(fù)載多級(jí)孔ZSM-5分子篩。

所述的浸漬法，F(xiàn)e負(fù)載量為2、4、6、8wt.％。

所述的Fe負(fù)載多級(jí)孔ZSM-5分子篩催化劑，優(yōu)選經(jīng)過(guò)研磨成粉末并篩分至粒徑為80目。