ZSM-5催化生物质三组分和松木热解生物油组分分析

• 作者: 刘灿 徐高峰 杨晓琴 王霏 郑云武 郑志锋 黄元波
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 农学
• 关键词: 生物质 热解 催化剂 三大组分 介孔ZSM-5 生物油 碳氢化合物 再生性
• 年，卷（期）: 2016,（z2）
• 所属期刊栏目: 农业生物环境与能源工程
• 页码范围: 331-337
• 页数: 7页
• 分类号: S152.7
• 字数: 7478字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.z2.047

摘要

为了更清晰地研究三大组分（纤维素、木聚糖、木质素）在介孔ZSM-5参与下的催化热解过程，该研究首先对生物质的三大基本组分和云南松木粉进行热解，然后在介孔ZSM-5催化剂存在的条件下对微晶纤维素、木聚糖、碱性木质素三大组分和云南松进行催化热解。采用气质联用仪对生物油的化学组分进行分析。通过对比ZSM-5参与前后的生物油的主要化学组分的变化，对催化剂的催化机理进行探究。研究结果表明，催化热解过程中，介孔ZSM-5将纤维素直接热解得到的β-D阿洛糖、糠醛、3-丙基戊二酸和2,4-戊二烯酸转化为1-甲基萘、2,6-二甲基萘，纤维素催化热解得到的生物油中的芳烃含量为63.89%。半纤维素催化热解过程中，催化剂将生物油中的糠醛从67.78%降低为2.66%，有效提高芳烃化合物，包括萘、2-甲基萘的含量，催化热解后得到的生物油中总芳烃含量达到36.81%。木质素催化热解过程中，介孔ZSM-5有效降低生物油中2,6-二叔丁基对甲酚的量（从82.33%降至77.97%），并大幅地提高1,8-二甲基萘和1,7-二甲基萘的量，生物油中总芳烃相对含量达到14.14%。云南松催化热解过程中，催化剂有效降低云南松直接热解得到生物油中2-甲氧基-4-甲基苯酚和（Z）-异丁子香酚的含量，并将芳烃化合物总量提高到53.99%（主要是1-甲基萘、1-亚甲基-1氢-茚和2,6-二甲基萘）。随着催化剂使用次数的增加，生物油中含氧化合物相对含量增加，烃类化合物的相对含量明显降低，从53.99%降至43.32%，元素分析结果表明生物油中的碳含量逐渐减少，氧含量逐渐增加。但是，催化剂经过焙烧再生后，催化活性基本完全恢复。