一种获取生物质催化热解中活性积炭组分的方法技术

本发明专利技术公开了一种获取生物质催化热解中活性积炭组分的方法，包括如下步骤：每次试验前，在氧气氛围下将所用到的催化剂放入催化热解反应器中煅烧；将催化剂和物料准备好放入催化热解反应器后，进行生物质催化剂热解反应；根据上一步所得诱导期时间，确定停止反应时间点，停止进料并迅速冷却，取出催化剂；称取反应后的催化剂样品，装入特定容器中，对其中的活性积炭组分进行定性分析。本发明专利技术的获取方法工艺简单，通过控制催化剂的急冷时间，有效获取出生物质催化热解中的活性积炭组分，并且在一定程度上了解生物质催化热解反应机制。

A method for obtaining active carbon fractions in biomass catalytic pyrolysis

The invention discloses a method for obtaining active coke components in biomass catalytic pyrolysis, which comprises the following steps: before each test, the catalyst used is calcined in the catalytic pyrolysis reactor under oxygen atmosphere; after the catalyst and material are prepared and put into the catalytic pyrolysis reactor, the biomass catalyst is pyrolyzed. Reaction; According to the induction period time obtained in the previous step, the stopping reaction time point was determined, the feed was stopped and the catalyst was quickly cooled, and the catalyst sample was weighed and put into a specific container for qualitative analysis of the active coke components. The acquisition method of the present invention is simple in technology. By controlling the quenching time of the catalyst, the active coke components in the catalytic pyrolysis of biomass can be effectively obtained, and the mechanism of the catalytic pyrolysis of biomass can be understood to a certain extent.

【技术实现步骤摘要】
一种获取生物质催化热解中活性积炭组分的方法
本专利技术涉及生物质热化学转化
，特别是涉及一种获取生物质催化热解中活性积炭组分的方法。
技术介绍
在生物质催化热解中，催化剂内部的小分子积炭对目标产物的生成有不容忽视的影响。在催化反应前期，大量活性积炭使得催化剂构架转变为一个有机活性体系，然后活性积炭与生物质原料发生化学反应产生烯烃和芳香烃等目标产物。一些生物质热解含氧大分子不能进入催化剂孔道，在催化剂上聚合从而在催化剂表面形成大分子积炭；一些生物质热解活性小分子也会在催化剂表面发生聚合反应形成积炭从而堵塞孔道。因此，研究如何获取生物质催化热解中活性积炭组分意义十分重大。目前的获取生物质催化热解中活性积炭组分的方法中原位技术较为普遍，但是原位谱图信息量较大，难以获得准确信息。因此本专利技术在准确的诱导期内打断反应，控制了急速冷却的时间，取出催化剂进行活性积炭的提取，得到较为准确的活性积炭组分，了解催化剂内部实时中间物质，一定程度上了解生物质催化热解反应机制。
技术实现思路
本专利技术针对目前为了获取生物质催化热解中活性积炭组分在线测试信息复杂及在线提取困难等问题，研究并专利技术了一种获取生物质催化热解中活性积炭组分的方法。针对上述的技术目的，本专利技术将采取如下的技术方案：一种获取生物质催化热解中活性积炭组分的方法，包括如下步骤：1)每次试验前，在氧气氛围下将所用到的催化剂放入催化热解反应器中煅烧；2)将催化剂和物料准备好放入催化热解反应器后，在一个设定的温度下进行20min生物质催化剂热解反应；3)根据上一步所得诱导期时间，确定停止反应时间点，停止进料并迅速冷却，取出催化剂；4)称取50mg反应后的催化剂样品，装入特定容器中，加入10mL的HF水溶液，振荡摇匀后静置1h，待分子筛催化剂完全溶解后，向溶液中加入2mL二氯甲烷，振荡摇匀后倒入分液漏斗中静置分层，分出下层油状液体，对其中的活性积炭组分进行定性分析。进一步的，所述步骤1)中催化剂煅烧所用氧气氛围为100mL/min，煅烧时间为1h。进一步的，所述步骤1)中催化剂选用HZSM-5催化剂或HY催化剂。进一步的，所述步骤2)中生物质催化热解中烃类的产率随着反应时间先增加到某一最大值，然后逐渐减小。进一步的，所述步骤2)中催化热解温度选取500℃、550℃、600℃和650℃。进一步的，所述步骤3)中，活性积炭主要形成于诱导期，选取诱导期结束时间点停止催化热解反应，并将反应区域急速冷却。进一步的，所述步骤4)中装有催化剂的容器的材质为聚四氟乙烯。进一步的，所述步骤4)中HF水溶液浓度为40％。进一步的，所述步骤4)中对获取出的活性积炭组分采用GC/MS和HPLC进行定性分析。根据上述的技术方案，相对于现有技术，本专利技术具有如下的有益效果：相较于原位测试方式，本专利技术的获取方法工艺简单，信息量简单，容易从中获得准确信息；通过控制催化剂的急冷时间，确保没有发生二次反应，有效获取出生物质催化热解中的活性积炭组分，并且在一定程度上了解生物质催化热解反应机制。附图说明图1为生物质催化热解中活性积炭组分的获取方法的流程图；图2为生物质热解模化物呋喃在HZSM-5催化剂上催化转化烯烃产率随时间的变化关系；图3为生物质热解模化物呋喃在HY催化剂上催化转化烯烃产率随时间的变化关系；图4为反应温度500℃下生物质热解模化物呋喃在HZSM-5催化剂上催化转化中二氯甲烷萃取液的GC/MS谱图；图5为反应温度650℃下生物质热解模化物呋喃在HZSM-5催化剂上催化转化中二氯甲烷萃取液的GC/MS谱图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。如图1所示的实施方式的获取生物质催化热解中活性积炭组分的工艺，包括如下步骤：S10、在氧气氛围下将所用到的催化剂放入催化热解反应器中煅烧。其中，催化剂煅烧所用氧气氛围为100mL/min，煅烧时间为两小时。催化剂选用HZSM-5催化剂和HY催化剂。S20、将催化剂和物料准备好放入催化热解反应器后，在一个设定的温度下进行20min生物质催化剂热解反应。其中，生物质催化热解中烃类的产率随着反应时间先增加到某一最大值，然后逐渐减小。催化热解温度选取500℃、550℃、600℃和650℃。S30、根据上一步所得诱导期时间，确定停止反应时间点，停止进料并迅速冷却，取出催化剂。其中，活性积炭主要形成于诱导期，选取诱导期结束时间点停止催化热解反应，并将反应区域急速冷却。S40、称取50mg反应后的催化剂样品，装入特定容器中，加入10mL的HF水溶液，振荡摇匀后静置1h；待分子筛催化剂完全溶解后，向溶液中加入2mL二氯甲烷，振荡摇匀后倒入分液漏斗中静置分层，分出下层油状液体，进行定性分析。其中，装有催化剂的容器的材质为聚四氟乙烯。HF水溶液浓度为40％。提取所得活性积炭组分采用GC/MS和HPLC进行定性分析。下面为具体实施方式：实施例1催化剂为HZSM-5，SiO2/Al2O3＝30，粒径分布在50～200目之间，热解模化物为呋喃。将所用催化剂HZSM-5放入反应器中在100mL/min的氧气氛围下煅烧两个小时，待煅烧完毕后，向反应器中加入反应物呋喃，设定热解时间为20min，然后分别将物料和催化剂在500℃温度下进行反应，所得烯烃产率随时间的变化关系如图2所示。反应完毕后，设定热解温度为500℃，在反应时间为2min时打断反应，停止进料并且迅速冷却，然后取出催化剂备用。称取50mg反应后的催化剂样品，装入聚四氯乙烯容器中，然后向容器内加入10mL浓度40％的HF水溶液，振荡摇匀后静置1h，等到HZSM-5催化剂完全溶解后，向溶液中加入2mL二氯甲烷，振荡摇匀后倒入分液漏斗中静置分层，分出的下层油状液体中即为获取出的活性积炭，对取出的含有活性积炭的油状液体进行GC/MS色谱分析，结果如图4所示。实施例2步骤与实施例1基本相同，不同之处在于热解温度为550℃，打断反应时间点为2min，所得烯烃产率随时间的变化关系如图2所示。实施例3步骤与实施例1基本相同，不同之处在于热解温度为600℃，打断反应时间点为3min，所得烯烃产率随时间的变化关系如图2所示。实施例4步骤与实施例1基本相同，不同之处在于热解温度为650℃，打断反应时间点为6min，所得烯烃产率随时间的变化关系如图2所示，对提取所得含有活性积炭的油状液体进行GC/MS色谱分析，结果如图5所示。实施例5步骤与实施例1基本相同，不同之处在于催化剂为HY催化剂，SiO2/Al2O3＝5，所得烯烃产率随时间的变化关系如图3所示。实施例6步骤与实施例2基本相同，不同之处在于催化剂为HY催化剂，SiO2/Al2O3＝5，所得烯烃产率随时间的变化关系如图3所示。实施例7步骤与实施例3基本相同，不同之处在于催化剂为HY催化剂，SiO2/Al2O3＝5，所得烯烃产率随时间的变化关系如图3所示。实施例8步骤与实施例4基本相同，不同之处在于催化剂为HY催化剂，SiO2/Al2O3＝5，所得烯烃产率随时间的变化关系如图3所示。图4和图5中各特征峰对应的化学物质见下表1。表1虽然本专利技术已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本专利技术的。在不脱离本专利技术之精神和范围内，所做的任何等效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种获取生物质催化热解中活性积炭组分的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)每次试验前，在氧气氛围下将所用到的催化剂放入催化热解反应器中煅烧；2)将催化剂和物料准备好放入催化热解反应器后，在一个设定的温度下进行20min生物质催化剂热解反应；3)根据上一步所得诱导期时间，确定停止反应时间点，停止进料并迅速冷却，取出催化剂；4)称取50mg反应后的催化剂样品，装入特定容器中，加入10mL的HF水溶液，振荡摇匀后静置1h，待分子筛催化剂完全溶解后，向溶液中加入2mL二氯甲烷，振荡摇匀后倒入分液漏斗中静置分层，分出下层油状液体，对其中的活性积炭组分进行定性分析。

【技术特征摘要】
1.一种获取生物质催化热解中活性积炭组分的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)每次试验前，在氧气氛围下将所用到的催化剂放入催化热解反应器中煅烧；2)将催化剂和物料准备好放入催化热解反应器后，在一个设定的温度下进行20min生物质催化剂热解反应；3)根据上一步所得诱导期时间，确定停止反应时间点，停止进料并迅速冷却，取出催化剂；4)称取50mg反应后的催化剂样品，装入特定容器中，加入10mL的HF水溶液，振荡摇匀后静置1h，待分子筛催化剂完全溶解后，向溶液中加入2mL二氯甲烷，振荡摇匀后倒入分液漏斗中静置分层，分出下层油状液体，对其中的活性积炭组分进行定性分析。2.根据权利要求1所述的一种获取生物质催化热解中活性积炭组分的方法，其特征在于：所述步骤1)中催化剂煅烧所用氧气氛围为100mL/min，煅烧时间为1h。3.根据权利要求1所述的一种获取生物质催化热解中活性积炭组分的方法，其特征在于：所述步骤1)中催化剂为HZSM‐5催化剂或HY催化剂。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵珊珊，董文斌，冯星皓，张会岩，肖睿，李小华，蔡忆昔，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32