生物质催化热解制备轻质芳烃研究

第３０卷第４期

２００９年４月

太阳能学报

ＡＣｒＡＥＮＥＲＣ．ＩＡＥＳＯＬＡＲＩＳＳＩＮＩＣＡ

Ｖ０１．３０，Ｎｏ．４Ａｐｔ．，２００９

生物质催化热解制备轻质芳烃研究

王

昶，刘康，李桂菊，贾青竹

（天津科技大学环境科学与工程系，天津３００４５７）

摘要：以轻质芳烃苯、甲苯、二甲苯和萘（町Ⅻ）为目的产物，采用颗粒流化床对松木生物质进行了催化热分解实

验。在冷模试验中讨论了ＣｏＭｏ－Ｂ催化剂加氢催化作用下，静止床高、流化气速、床层压降的相互关系，得到了合适的操作条件范围，为热分解实验提供了必要的基础实验数据。在热分解实验中，调查了操作气速、床层高度以及热解温度对产物收率和分布的影响，在操作气速０．３２ｍ ｓ一、催化剂静止床高０．０８ｍ、热解温度８６３Ｋ的条件下，目的产

物所Ⅻ的最大收率可达到６．２９％，ｄ矾干燥无灰质量基准）。

关键词：生物质；催化热解；轻质芳烃；流化床中图分类号：’Ｉ＿Ｑ３５１．２

文献标识码：Ａ

Ｏ引

言

了灌木和黄莲在热解过程中的各种影响因素，并得到了最佳操作条件。Ｊｕｄｉｔ等【１４】利用Ａ１．ＭＣＭ－４１、ＦＣＣ和ＳＢＡ－１５等作为催化剂，对热解产物生物油进行改性，

使之可单独用于内燃机。研究人员在利用生物质热

轻质芳烃（研Ⅻ）是基本有机化工原料，广泛应

用于塑料、农药、医药和燃料等行业。目前ＢＴＸＮ主要

来源于石油化工行业，但是煤炭、石油等化石燃料不

黼有限，而且其燃烧过程中会产生大量ｓｏ，和

ＮＯ．等气体，严重污染环境。因此，寻找一种可再生的环保型替代能源便成为社会普遍关注的焦点。植物生物质是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量，同时也是一种ｃＱ零排放的可再生绿色资源。开发植物生物质资源制

解液化技术制取燃料气和液体燃料等方面作了大量研究工作ｎ５棚】，但目前关于生物质催化热解制备轻质

芳烃ＢＴＸＮ的报道还很少见旧Ｊ。

本研究以轻质芳烃ＢＴＸＮ为目的产物，利用Ｃｏ．

Ｍｏ－Ｂ催化剂，使用双颗粒流化床反应器对松木生物质进行了催化热分解，考察了双颗粒流化床的流化速度、静止床高和床层压降的相互关系，并探讨了操作条件对热解产物收率及分布的影响。

ｌ

取ＢＴＸＮ技术，不仅可以减少对化石燃料的依赖性，而

且还可以代替或弥补因石油减少引起的资源危机。

利用热化学技术可将生物质转化为气态、液态或固态

多种能源产物和化学品［１．２］。其中，热解是热化学转

实验

实验装置如图ｌ所示，主要由微型供料装置、热

１．１实验装置

化中最基本的过程［３’４］，目前研究人员在利用生物质热解技术，尤其生物质催化热解制取液体燃料方面作了大量研究工作［５训。Ｉ－－Ｉｏｓｏｙ８和Ｙａｎｇ等【９ｍ】分别采

用热重分析仪调查了纤维素、半纤维素和木质素的热

分解双颗粒流化床反应器、旋风分离器、气体收集器以及深冷冻装置所构成。

为了调查双颗粒流化床的流化速度、静止床高和床层压降的相互关系，建立了一套与热解反应器相同的带有一个多孔性分散板、内径为０．０２５ｍ有机玻璃制流化床，以调查双颗粒流化床的操作特性。其实验装置如图２所示。

解特性，并针对主要热解产物提出了相应的热解机理模型。Ｌｎ等ｕｌ】以玉米杆为原料，开发了一套新型生物质热解装置，其产物生物油可以直接用作锅炉燃料。Ｅｒｓａｎ和Ｏｚｌｅｍ等ｍＩ廿】以生物油为目的产物，调查

收稿日期：２００７．１１－０９

基金项目：天津市科技委项目（晒唧ＭＪｃｌ２６００）

通讯作者：王昶（１９５８一），男，教授、博士生导师，主要从事生物质能转化技术方面的研究。ｗａｎ印８８＠１６３．锄

５１６

太

阳

能学报

３０卷

口口口口

１．气瓶；２．微定量供料器；３．电炉；４．流化床反应器；５．热电偶；６．旋风分离器；７．过滤器；８．气１．空气压缩机；２．减压阀；３．缓冲罐；４．调节阀；袋；９．冷阱；１０．空气泵；１１．湿计；１２．质量流量５．毛细管流量计；６．Ｕ－管压差计；７．流化床；８．湿计

计；１３．温度记录仪；１４．温度控制仪；１５．真空泵

图２流化床冷模实验流程图

图１实验流程图

隐．２

Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ

ｄｉ｜Ｉｇｒ姗ｄｃｏｌｄ

ｍｏｖｉｅｏｆｔｌｕｉｄｌｚｅｄ－ｂｅｄ

隐．Ｉ

Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ出Ｉ萨瑚ｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｐｐａｒａｔｕｓ

１．２试样和催化剂

值以及特性常数见表２。催化剂经粉碎分级后，取本实验使用了松树（以下称为Ｐｉｎｅ）生物质。其粒径范围为２５０。５４０ｒａｍ的颗粒。流化床物理操作工业分析值和元素分析值见表ｌ。试样经粉碎机粉特性实验使用空气，而热解气体使用氢气，进行催化碎，取于１０４１．ｎｎ以下的颗粒作为热分解试样。实验加氢，以提高目的产物轻质芳烃的收率。

用的ＣｏＭｏ／Ａ１２０３催化剂（以下称为ＣｏＭｏ－Ｂ），其分析

表１松木的工业分析和元素分析

Ｔａｂｌｅ１

Ｕｌｔｉｍａｍａｎｄｐｒｏｘｉｍａｔｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｉｎｅ

催化剂

粒径／弘ｍ表面积／ｏ ｇ。１

表观密度，Ｉ【ｇ ｍ－３

临界流化速度，ｍ ８。１带出速度，ｍ ８－１

成分，％

ＣｏＭｏ－Ｂ

２５０～５６０

２３６

１１６７

０．０２１

１．８７

Ｃ００：４Ｍ００３－１３Ｓ：０．５

１．３实验方法的流化介质（催化剂）放入流化床内，由空气压缩机整个实验是在连续供料条件下进行的，具体实来的气体经减压阀进入缓冲罐，由其出口的流量调

验方法可参照文献［１９，２０］。通过质量流量计和控

节器调节气体流量大小，由毛细管流量计定量测定温仪控制气体流量和热解温度，保证设定温度与实

流量，所测气体从流化床底部进入床内，由ｕ型压际温度的偏差在１Ｋ内。在４０ｍｉｎ的生物质连续催力计测定床内的各部位压差，同时记录相应的颗粒

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说医药卫生生物质催化热解制备轻质芳烃研究在线全文阅读。