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生物油轻质组分制备芳香烃的研究

徐佳  
【摘要】:由生物油催化裂化制备芳香烃对充分利用生物质能源具有重要意义。经过水萃取得到的生物油水相富含轻质组分,与原始生物油相比更适宜进行裂化。针对生物油组分由于缺氢特性而导致的裂化易结焦问题,本文提出了两段式加氢-甲醇共裂化的改进工艺来抑制焦炭形成,提高反应稳定性。考察了生物油轻质组分及实际生物油水相与甲醇加氢共裂化制备芳香烃的特性。首先选择典型生物油轻质组分糠醛,考察了加氢温度和原料掺混比例对糠醛和甲醇加氢共裂化制备芳香烃过程的影响。结果显示,提高加氢温度有利于糠醛呋喃环结构的饱和,促进裂化过程中芳香烃形成,但过高的温度会强化气化反应;提高甲醇掺混比例也有利于提高整体芳香烃收率。加氢温度为250℃、掺混比例为25%糠醛75%甲醇更适宜进行加氢共裂化,该条件下加氢共裂化油相产物全部为烃类,芳香烃相对含量高达94.4%。根据实验结果构建了糠醛和甲醇加氢共裂化反应机理。酸类和酮类是重要的生物油轻质组分,考察了典型酸酮(乙酸和羟基丙酮)混合物和甲醇的加氢共裂化特性。研究发现酸酮混合物加氢裂化过程中各组分之间存在相互作用:酮类的存在能够促进酸类转化,而甲醇的添加能够进一步提高油相收率及品质并抑制结焦生成。30%乙酸30%羟基丙酮40%甲醇的加氢共裂化产物油相收率为35.5%,其中芳香烃的相对含量占95.2%。总结了酸酮混合物和甲醇加氢共裂化的反应机理。以富含酸酮醛类轻质组分的实际生物油水相为原料,考察了加氢温度和原料掺混比例对生物油水相和甲醇加氢共裂化制备芳香烃过程的影响。发现加氢温度为250℃、生物油水相和甲醇的比例为1:1时更适宜进行加氢共裂化,该条件下的油相收率达到22.5%,产物中芳香烃的含量高达96.6%。此外,对比加氢共裂化和直接共裂化过程发现,加氢共裂化过程更有利于芳香烃的形成。


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