论文部分内容阅读
本论文首先开展了油脂催化裂化制备生物基烃类的沸石分子筛类催化剂的筛选,然后对筛选出来的沸石分子筛催化剂进行金属改性与复合改性,并探索了改性催化剂对催化裂化反应的影响,优化其催化裂化的工艺条件,为进一步研究提供指导。论文的主要研究结果如下:（1）采用实验室自制小型固定床反应器,探究ZSM-5（硅铝比分别为25、38、50）、β、MCM-41以及HY六种分子筛催化裂化小桐子油制备生物基烃类的催化特性。并以液体产物产率和液态产品品质为考察指标,确立最佳的反应温度和质量空速。试验结果表明:微孔ZSM-5系列分子筛具有明显的芳构化特征和降酸作用。当ZSM-5的硅铝比为25,温度为475℃,质量空速为5.23h-1,小桐子油制备生物基烃类的效果最好,酸值为4.2mgKOH·g-1、液态产物产率为42.20%,产物中芳香族化合物可高达92.56%;微孔分子筛HY脱羧效果较差,同时芳构化程度不高。当温度为475℃、质量空速为6.99h-1时HY分子筛催化裂化效果最好,小桐子油的液体产物产率为54.36%,酸值为14.06mgKOH·g-1,芳香族化合物含量为45.58%;β分子筛降酸效果优于HY,但产率不高,小桐子油催化裂化效果较差;介孔MCM-41分子筛的液体产物产率较大。当温度为475℃、质量空速为6.99h-1时MCM-41分子筛催化裂化效果最好,液态产物产率为57.14%,液体产品酸值为15.2mgKOH·g-1,芳香族化合物含量为64.75%。综合分析表明,催化效果最好的催化剂为硅铝比为25的ZSM-5分子筛。（2）采用过量浸渍法对ZSM-5沸石分子筛进行改性合成Fe/ZSM-5沸石分子筛,对其结构进行XRD、BET、SEM、TEM、XRF表征,并通过催化裂化小桐子油进行催化性能评价。试验结果表明,利用1mol·L-1碳酸钠溶液碱处理和0.1 mol·L-1硝酸铁溶液浸渍处理得到的Fe/ZSM-5沸石分子筛,比表面积和晶体结构变化不大,但铁元素能够较为均匀的分散于母体ZSM-5分子筛上,该催化剂表现出优越的催化性能,在温度为475℃、质量空速为5.23h-1时,液态产物产率为78.84%,液态产物产率明显提高。（3）采用水热合成法制备了核壳型多级孔道ZSM-5/MCM-41复合分子筛,用XRD、BET、SEM进行了表征,并通过催化小桐子油制备生物基烃类的试验分析,评定碱处理时间和模板剂用量对ZSM-5/MCM-41复合分子筛催化性能的影响。试验结果表明:当碱处理时间为1小时,MCM-41模板剂的用量为90%（CTAB与ZSM-5的质量比）时,合成的复合分子筛对小桐子油催化裂化效果最好。此时,复合分子筛晶体生长较为完全,MCM-41在ZSM-5表面分布较为均匀。在475℃、5.23h-1的条件下,对小桐子油催化裂化的试验中,有较好的降酸表现,液态产物产率为15.88%,酸值为1.5mgKOH·g-1,密度为824.9Kg·m-3,结焦和损耗为9.0%,液态产物酸值能够有所降低。本试验通过对ZSM-5（25）进行不同方法的改性,能够改善小桐子油催化裂化制备生物基燃料油的产量和油品品质。为金属改性和复合改性后的ZSM-5催化裂化油脂制备生物基燃料提供数据支撑。