[发明专利]杨木催化热裂解制取富含单环芳烃生物油的实现方法

说明书

一种杨木催化热裂解制取富含单环芳烃生物油的实现方法，采用NaOH溶液对ZSM‑5分子筛进行脱硅处理，得到多级孔ZSM‑5分子筛；将得到的多级孔ZSM‑5分子筛以浸渍法与Fe(NO₃)₃溶液混合制备得到Fe负载多级孔ZSM‑5分子筛，改善催化剂的催化性能；最后，将Fe负载多级孔ZSM‑5分子筛和杨木木屑进行混合，进行快速催化热裂解反应实现富含单环芳烃生物油的制取，提高生物质催化快速热裂解生物油中单环芳烃的相对含量，提高生物油的应用价值。

技术领域

本发明涉及的是一种可再生生物质能源领域的技术，具体是一种杨木催化热裂解制取富含单环芳烃生物油的实现方法。

背景技术

杨木具有储量丰富、环境友好且可再生的特点。生物质热裂解技术可以将其转化为液体燃料(生物油)，是一种应用前景广阔的热化学转化技术。但由于生物油中组分复杂，含氧量高、酸性强、热值低等缺点，其工业化应用受到限制，急需改善生物油品质。

在热裂解过程中，通过添加适当的催化剂可以增强特定的反应途径，促进理想产物的形成，从而有效地提升生物油的品质。在各种催化剂中，ZSM-5分子筛由于其具有良好的酸性和选择性，以及表现出良好的脱氧和芳构化性能，在生物质催化热裂解中受到广泛关注。但由于ZSM-5分子筛孔径的限制，传统的ZSM-5分子筛会对大分子存在扩散限制，导致催化活性降低。

针对上述问题，对ZSM-5进行碱溶液脱硅处理能够在ZSM-5分子筛中引入多级孔结构，改善催化剂的催化性能。与此同时，针对生物油组分复杂、含氧量高的问题，在ZSM-5分子筛中引入金属能够调节催化剂的酸性位点和理化性质，改善生物油的组成，提高生物质催化热裂解生物油中单环芳烃的相对含量。

因此，采用碱溶液脱硅处理和金属负载相结合的方式对ZSM-5分子筛进行处理能够结合两者的优点，改善催化剂的催化性能，提高生物质催化快速热裂解生物油中单环芳烃的相对含量，提高生物油的应用价值。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种杨木催化热裂解制取富含单环芳烃生物油的实现方法，采用碱溶液脱硅和金属负载相结合的方式，ZSM-5分子筛通过碱溶液脱硅得到多级孔ZSM-5分子筛，在多级孔分子筛的基础上负载2、4、6和8wt.％的Fe金属，制备得到Fe负载多级孔ZSM-5分子筛。利用该分子筛对杨木木屑进行快速催化热裂解，制取富含单环芳烃含量的生物油。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种杨木催化热裂解制取富含单环芳烃生物油的实现方法，采用NaOH溶液对ZSM-5分子筛进行脱硅处理，得到多级孔ZSM-5分子筛；将得到的多级孔ZSM-5分子筛以浸渍法与Fe(NO₃)₃溶液混合制备得到Fe负载多级孔ZSM-5分子筛；最后将Fe负载多级孔ZSM-5分子筛和杨木木屑进行混合，进行快速催化热裂解反应实现富含单环芳烃生物油的制取。

所述的ZSM-5分子筛，优选采用硅铝比为25的商业ZSM-5。

所述的多级孔ZSM-5分子筛，采用0.4mol/L NaOH溶液与ZSM-5分子筛加热搅拌2小时后置于冰水混合物中，经过滤干燥后通过NH₄Cl溶液离子交换处理，最后经煅烧后得到多级孔ZSM-5分子筛。

所述的煅烧，优选温度为550℃，煅烧时间为5小时。

所述的浸渍法是指：将多级孔ZSM-5分子筛缓慢加入Fe(NO₃)₃溶液中，保持搅拌直至形成糊状后，干燥并焙烧得到Fe负载多级孔ZSM-5分子筛。

所述的浸渍法，Fe负载量为2、4、6、8wt.％。

所述的Fe负载多级孔ZSM-5分子筛催化剂，优选经过研磨成粉末并筛分至粒径为80目。