【摘 要】
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生物质因其可再生性、资源丰富性以及碳中性等优点常用生产低碳燃料。生物质快速热解主要产物是生物油,生物油常常因其组分复杂、含氧量高以及酸性强等原因而难以作为常规化能源使用。生物质快速催化热解能够实现热解过程的定向调控,改善热解产物的分布对生物油进行升级。本文选用CaO、Al2O3、Ni O和Fe2O3/CaO等金属氧化物,KH2PO4、K2HPO4·3H2O和K3PO4·3H2O三种磷酸钾盐,樟木和
【基金项目】
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生物质因其可再生性、资源丰富性以及碳中性等优点常用生产低碳燃料。生物质快速热解主要产物是生物油,生物油常常因其组分复杂、含氧量高以及酸性强等原因而难以作为常规化能源使用。生物质快速催化热解能够实现热解过程的定向调控,改善热解产物的分布对生物油进行升级。本文选用CaO、Al2O3、Ni O和Fe2O3/CaO等金属氧化物,KH2PO4、K2HPO4·3H2O和K3PO4·3H2O三种磷酸钾盐,樟木和稻秆两种生物质,运用热解-气相色谱/质谱联用实验台（Py-GC/MS）开展实验研究,将KH2PO4、K2HPO4·3H2O和K3PO4·3H2O三种磷酸钾盐每种均按照10%、30%和50%三个浸渍量分别浸渍负载于樟木/稻秆表面,将煅烧后的CaO、Al2O3、Ni O和Fe2O3/CaO与樟木/稻秆原样以及负载磷酸钾盐的樟木/稻秆实验样品按照0、0.5、1、1.5的添加比例机械混合,主要研究樟木/稻秆在500℃条件下金属氧化物、磷酸钾盐一元催化以及金属氧化物-磷酸钾盐二元催化热解特性,对比分析后寻求最佳的催化方式改善热解产物的分布,从而为实现生物油的升级改造提供实践依据。CaO与磷酸钾盐二元催化樟木/稻秆热解实验结果表明,在二元催化体系中,两种催化剂具有协同效应,樟木/稻秆热解产物中酮类产物产率均大幅提高,其最高相对含量分别为36.28%/56.65%。在二元催化过程中乙酸的生成受到抑制,其相对含量在热解产物中大幅减少,热解产物中酸类产物产率显著降低。Al2O3与磷酸钾盐二元催化樟木/稻秆热解过程中酮类产物的产率同样大幅增加。实验发现,Al2O3对糠醛具有高度的催化性,KH2PO4催化樟木/稻秆热解糠醛相对含量增加,Al2O3与KH2PO4二元催化樟木/稻秆热解过程中糠醛的含量能够进一步提高,Al2O3与KH2PO4二元催化效果优于Al2O3或KH2PO4单独催化樟木/稻秆热解。NiO与K3PO4·3H2O二元催化樟木热解过程中对对甲氧基苯酚、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、2,6-二甲氧基苯酚和5-叔丁基邻苯三酚具有高度催化选择性,促进单种酚的产率最大化。结果表明Ni O与K3PO4·3H2O二元催化效果优于K3PO4·3H2O单独催化樟木热解。在稻秆的热解实验中发现同样的规律。Fe2O3/CaO复合催化剂催化樟木/稻秆热解时酮类产物产率显著升高,稻秆中酮类产物产率提升非常明显,其相对含量由34.47%提高至47.2%。稻秆催化热解实验研究发现,Fe2O3/CaO协同磷酸钾盐在二元催化热解过程中抑制乙酸的生成,而在樟木实验中却并没有明显的抑制作用。
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