生物质/塑料共催化热解过程中HZSM-5失活分析
2021-08-21张东红任夏瑾蔡红珍易维明柳善建林晓娜
化工进展 2021年8期
关键词:催化剂
张东红,任夏瑾,蔡红珍,易维明,柳善建,林晓娜
(山东理工大学农业工程与食品科学学院,山东淄博 255000)
随着全球能源危机和环境问题日益突出,生物质作为唯一的有机碳源受到越来越多的关注[1]。与化石燃料相比,生物质具有可再生性、二氧化碳“零”排放等优势[2],然而生物质热解得到的生物油含氧量高、具有酸性和腐蚀性、稳定性差、热值低且不能与化石燃料互溶等缺点,使其难以直接替代化石燃料使用[3-4]。为改善生物油的品质,在生物质热解过程中加入催化剂对产物进行定向调控是一种有效手段。在众多催化剂中,HZSM-5分子筛由于具有适当的孔道结构和较强的酸性,显示出了高效的脱氧特性,且对苯、甲苯和二甲苯等芳烃类化工品具有较高的选择性,被广泛应用于生物质催化热解领域[5],但HZSM-5催化剂存在烃类产率低、极易结焦失活等问题[6]。限制生物质进一步催化转换为高品质液体燃料或化学品的根本原因在于生物质是一种富氧、缺氢类物质。在生物质催化热解过程中加入聚乙烯等富氢塑料不仅能够提高芳烃的产率和选择性,又可有效降低催化剂结焦率,延长其使用寿命[7-9]。
近年来,生物质中固有的碱/碱土金属(AAEMs)对HZSM-5催化生物质热解过程的影响逐渐受到研究人员的关注。一方面,AAEMs可起到催化剂的作用,降低生物油的收率,改变液体产物的组分,影响生物油的理化性质,最终影响生物油的品质[10-11]。另一方面,AAEMs能在热解过程中发生迁移并沉积到HZSM-5分子筛上,改变催化剂的结构和酸性位点,引起催化剂“中毒”失活,最终影响其催化活性[12]。……
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