《重油/生物油共催化裂化過程的碳14同位素分析研究》是依託北京化工大學，由方雲明擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：重油/生物油共催化裂化過程的碳14同位素分析研究
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：方雲明
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
重油及生物油共催化裂化可將生物油轉化為無氧碳氫化合物燃料，是很具潛力的生物液體燃料製備路線。但由於重油與生物油均極為複雜且在反應中存在強相互作用，共裂化過程的一系列基礎科學問題如生物碳在產品中分布、反應中重油和生物油相互影響機制及裂化動力學等仍不清晰。基於重油與生物油在碳14同位素含量上的明顯區別，本項目提出了以碳14同位素作為內源示蹤劑，跟蹤生物油在共催化裂化反應中的反應過程，實現生物油與重油裂化反應解耦的創新學術思路。項目將系統研究不同條件下重油/生物油共催化裂化行為，利用碳14同位素標記生物油轉化過程及產物分布，闡明生物基碳在產品中的分布規律，構建共催化裂化過程中生物油、重油裂化動力學模型，獲得動力學參數，最終從巨觀（反應行為）、微觀（反應動力學）等不同尺度上揭示共裂化過程中重油及生物油的相互影響機制。本項目研究將為重油/生物油共催化裂化過程的進一步最佳化設計提供堅實的理論和技術基礎。
結題摘要
重油及生物油共催化裂化可將生物油轉化為無氧碳氫化合物燃料，是很具潛力的生物液體燃料製備路線。但由於重油與生物油均極為複雜且在反應中存在強相互作用，共裂化過程的一系列基礎科學問題如生物碳在產品中分布、反應中重油和生物油相互影響機制及裂化動力學等仍不清晰。基於重油與生物油在碳14 同位素含量上的明顯區別，本項目提出了以碳14 同位素作為內源示蹤劑，跟蹤生物油在共催化裂化反應中的反應過程，實現生物油與重油裂化反應解耦的創新學術思路。並基於該學術思路研究共裂化過程中生物油轉化規律及產物分布，闡明生物碳在產品中的分布規律，從巨觀（反應行為）、微觀（反應動力學）等不同尺度上揭示共裂化過程中重油及生物油的相互影響機制。項目組構建了固定流化床及小型提升管等不同規模的共裂化裝置，形成了全二維氣相色譜、餾分精細切割及含氧化合物選擇萃取、碳14同位素分析的生物油/重油共裂化分析平台，取得了一系列重要的學術成果：1、基於碳14解耦的動力學分析表明，生物油具有比重油更高的反應活性，與生物油裂化相關的的動力學參數可達到相應重油的5-10倍，而汽油等中間產物的反應動力學參數則與重油催化裂化過程本身類似，這是國際範圍內首次獲得的關於重油與生物油共催化裂化反應動力學行為的定量表達；2、利用提升管在底部的熱衝擊效應，在基本不影響汽油、柴油產品收率的前提下，實現了目前最高的生物質熱解油摻混比例（20%），同時基於原料/共裂化產物碳14解耦的詳細分析從分子層面揭示了生物油中官能團對共裂化過程的影響；3、基於以上共裂化過程巨觀、微觀層次的認識，從生物油原料（催化熱解）、催化劑構建（介孔沸石基催化劑）、反應工程（生物油進料位置）等各個層面對生物油/重油共裂化過程進行了最佳化。本項目的研究為重油/生物油共催化裂化過程的進一步最佳化設計及最終工業實現提供堅實的理論和技術基礎。
