【摘 要】
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生物质作为一种全生命周期碳近零排放的可再生资源,从生物质中提取轻质燃料和化学品是实现碳达峰和碳中和的终极方向。然而,生物质单独热解焦油存在热稳定性差、含氧量高和热值低等诸多问题,导致其直接应用受到限制。重油作为原油加工后的残余油,其粘度大、能量密度高、含有大量的饱和多环芳烃,具有良好的供氢潜力。将生物质与重油共转化是符合我国的基本国情、寻求化石能源和新能源优化组合的可行之路,对实现资源回收和能源转
【基金项目】
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国家重点研发计划项目（2018YFB0604600-01）； 国家自然科学基金面上项目（21975173）； 国家自然科学基金青年科学基金项目（21706175）； 山西省面上青年基金项目（201901D211049）；
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生物质作为一种全生命周期碳近零排放的可再生资源,从生物质中提取轻质燃料和化学品是实现碳达峰和碳中和的终极方向。然而,生物质单独热解焦油存在热稳定性差、含氧量高和热值低等诸多问题,导致其直接应用受到限制。重油作为原油加工后的残余油,其粘度大、能量密度高、含有大量的饱和多环芳烃,具有良好的供氢潜力。将生物质与重油共转化是符合我国的基本国情、寻求化石能源和新能源优化组合的可行之路,对实现资源回收和能源转化,具有重要的研究价值和意义。本文以催化裂化油浆（FCC）和3种生物质（玉米秆CS、稻壳RH和木屑PS）为原料,首先通过热重实验分析了共热解特性,基于热解特性分析开展低温共热解实验和催化加氢液化实验,研究了生物质类型、生物质掺混比例和生物质中有机质与矿物质对共处理产物分布的影响,探讨生物质与FCC间的相互作用,以期为生物质与重油类共处理技术的研究和开发提供依据。论文主要研究内容如下:（1）利用热重分析法考察了3种生物质与FCC的共热解特性。结果表明,生物质与FCC的热失重区间存在较大范围重叠,共热解热失重峰值温度较理论计算值向低温区移动,表明共热解过程存在相互作用。固定床低温格金共热解实验表明,共热解整体上加剧了缩聚反应,抑制了焦油的生成,但促进了酚、醇、醛等含氧化合物以CO、CO2和H2O的形式脱除。（2）为明晰相互作用的产生原因,制备了酸洗脱矿生物质样品和生物质灰样,对比分析了脱矿生物质和FCC共热解、生物质灰样添加对FCC热解以及产物分布的影响。结果表明,生物质内在矿物质促进了FCC中脂肪烃的断键,抑制了稠环芳烃的缩聚,在共热解过程起到了促进含氧化合物脱除和焦油二次裂解的作用。脱矿生物质与FCC共热解实验表明,脱矿后共热解焦油产率较计算值减少,热解水产率增加,有机质之间依然存在相互作用。在FCC的供氢作用下,相互作用促进了氢转移和芳构化反应,相较计算值,共热解焦油中酚类化合物显著减少,芳香烃含量明显增多,其中一元环和三元环减少,二元环和四元环增多,气体中CO、CO2产率明显升高,焦油中C20+脂肪烃减小,C13-C20脂肪烃则相反,焦油品质得到明显提升。（3）针对生物质与FCC共热解过程生物质转化率低问题,开展了生物质与FCC催化加氢液化实验。结果表明,生物质掺混比例相同条件下,加氢液化生物质转化率较共热解生物质转化率显著提升。添加生物质后,FCC液化产品油中柴油馏分减少,脂肪烃类化合物增多,含氧化合物大部分被脱除,只保留少量烷基酚类化合物。相较原生物质与FCC加氢液化,脱矿生物质共加氢液化的生物质转化率明显下降,但焦油馏分中汽油馏分显著增多。焦油组成成分显示,脱矿后共炼焦油中带有烷基侧链的脂肪烃减少,芳香烃类中带有苯基的稠环芳烃含量较为显著,有机质之间的相互作用促进脂肪烃烷基侧链的脱落和苯环化合物与稠环芳烃的结合。
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