تأثیر کاتالیزورهای اکسید فلزی بر انتشار گازهای هیدروکربنهای معطر چند حلقه ای از پیرولیز از تجزیه زیست توده بزرگ در مقیاس

تشکیل PAHS در تجزیه زیست توده

هیدروکربنهای معطر چند حلقه ای (PAH) با استفاده از محصولات از فرآیند تجزیه و تحلیل تشکیل شده توسط واکنشهای پیچیده قابل توجه هستند. این تجزیه و تحلیل تشکیل PAH را در سه دمای بحرانی پیرولیز بررسی می کند: 400 درجه سانتیگراد ، 500 درجه سانتیگراد و 600 درجه سانتیگراد با غلظت های مختلف پنتوکسید وانادیوم کاتالیزور (V₂ای₅). هر رژیم دما پویایی واکنش متفاوتی را نشان می دهد و پروفایل PAH مشخصه را نشان می دهد. جدول 1 غلظت 16 PAH را در دماهای مختلف و V نشان می دهد₂ای₅ درصد

همانطور که در جدول 1 نشان داده شده است ، وزن مولکولی کم (LMW) PAH ، از جمله نفتالن (NAP) ، Acenapthylene (ACPY) ، Acenapten (ACP) ، فلورین (آنفلوانزا) و Fenantren (PA) ، PAH غالب در تمام نمونه ها بودند. Conversly, High Molecular Weight (HMW) Pahs Consisting of Five Or Six Aromatic Rings Such As Benzo (B) Fluoranthene (BBF), Benzo (K) Pyoranene (BKF), BEN) Dibenz (A, H) Anthracene (DBA), Were Not Detected in Most Bio-Crude Samples, Likely Due to The Concentrations Were Lower than the Lord of Discovery (ND). این مشاهدات با مطالعات قبلی در مورد تجزیه و تحلیل PAH در روغن زیستی به دست آمده از تجزیه و تحلیل زیست توده تراز شده است^12،26حرف

اثر دما PAHS

در دمای 400 درجه سانتیگراد تجزیه و تحلیل باگت را آغاز می کند ، فرایندی که با اضافه کردن V کمی تسهیل می شود₂ای₅S بدون کاتالیزور ، غلظت کل PAH به 3009 میلی گرم در لیتر می رسد که عمدتا از آکنافتن (1124 میلی گرم در لیتر) و فلوئور (973 میلی گرم در لیتر) تشکیل شده است. معرفی V₂ای₅ در غلظت 10-30 ٪ (وزنی/وزنی) ، عملکرد کلی PAH تا 2360-2532 میلی گرم در لیتر کاهش می یابد ، احتمالاً به دلیل واکنش ترک خوردگی ، در مقایسه با نوترکیب محصولات پیرولیز به واکنش اصلی در محفظه تبدیل می شود. با این حال ، در 30 ٪ V₂ای₅غلظت PAH به 2532 میلی گرم در لیتر افزایش می یابد ، که نشان می دهد در حالی که V₂ای₅ برخی از تجزیه ارگانیک در این دما را تشویق می کند ، در کاهش تشکیل PAH مؤثر نیست. در این مرحله از پیرولیز ، اثر اصلی کاتالیزور سرکوب می شود ، احتمالاً به دلیل یک سری واکنش های نوترکیبی به قطعات هیدروکربن²⁷حرف

در دمای متوسط ​​(500 درجه سانتیگراد) ، بستر (عمدتا لیگنین) تخریب می شود و مولکول های کلان مانند PAH تولید می شود. در غیاب V₂ای₅غلظت PAHS تا 5342 میلی گرم در لیتر افزایش می یابد ، با تأکید بر نقش افزایش انرژی حرارتی در ترویج چرخه و رشد حلقه²⁸افزودن V₂ای₅ به طور قابل توجهی بر عملکرد PAH ، به ویژه در غلظت 20 ٪ تأثیر می گذارد ، جایی که مقدار کل PAH به 2923 میلی گرم در لیتر کاهش می یابد. این کاهش قابل توجه اثربخشی بالای کاتالیزور در این دما و میزان کاتالیزور را نشان می دهد ، که نشان دهنده شرایط مناسب در این دما است.

در بالاترین دمای آزمایش شده (600 درجه سانتیگراد) ، پیرولیز از نظر پتانسیل تجزیه حرارتی به اوج خود می رسد. غلظت کل PAH بدون V₂ای₅ به 5405 میلی گرم در لیتر می رسد ، که به طور قابل توجهی تخریب و دوچرخه سواری مولکولی را منعکس می کند. اثر کاتالیزوری V₂ای₅ واضح است ، هرچند پیچیده تر. در 10 ٪ V₂ای₅عملکرد PAH به 4202 میلی گرم در لیتر کاهش می یابد ، نشان می دهد که حضور V₂ای₅ به عنوان یک کاتالیزور ، ترک خوردگی PAH در روغن زیستی را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. این غلظت سایت های فعال کافی را برای واکنش های کاتالیزوری بدون غلبه بر سیستم فراهم می کند. غلظت متعادل کاتالیزور امکان شکاف مؤثر اتصالات در PAH بزرگتر را فراهم می کند و پوسیدگی آنها را به قطعات کوچکتر تسهیل می کند. غلظت کاتالیزور بالاتر می تواند منجر به افزایش تجمع V شود₂ای₅ افراد ، بنابراین مانع از دسترسی به مناطق جت و ایجاد اختلال در تعادل در چارچوب کاتالیزوری می شوند²⁹S Denison گزارش می دهد که این مکانیسم شامل جذب PAH بر روی سطح کاتالیزور است و به دنبال آن انتقال یک الکترون از حلقه معطر به مرکز فلزی ، تشکیل رادیکال های معطر است. این رادیکال ها آبشار واکنش هایی را آغاز می کنند که PAH را به محصولات مضر کمتری تبدیل می کند³⁰با این حال ، 30 ٪ V₂ای₅ غلظت کل PAH 6326 میلی گرم در لیتر را نشان می دهد ، که اگرچه به طور قابل توجهی بیش از 500 درجه سانتیگراد است. این نشان می دهد که فرآیندهای تجزیه ثانویه در چنین درجه حرارت بالایی شروع می شوند. PAH بزرگتر می تواند در ترکیبات کوچکتر یا غیر PAH تجزیه شود و عملکرد آن را کاهش دهد. بنابراین در حالی که V₂ای₅ هنوز هم تشکیل PAH را تشویق می کند ، شرایط حرارتی شدید باعث تعادل هم در تشکیل PAH و هم تخریب بزرگتر می شود⁹حرف

با افزایش درجه حرارت از 400 به 600 درجه سانتیگراد (بدون کاتالیزور) ، غلظت PAH در زیست توده به ترتیب از 3009 به 5405 میلی گرم در لیتر افزایش می یابد. این روند با مطالعات قبلی مطابقت دارد³¹شکل 2 مقایسه دمای پیرولیز و V را نشان می دهد₂ای₅ قیمت PAH

این تجزیه و تحلیل بر اهمیت غلظت دما و کاتالیزور برای پیرولیز تأکید دارد. بازده های مختلف PAH در دماهای بالا و پایین را می توان به محصولات واسطه ای مختلف در سیستم نسبت داد⁹S در 0 ٪ V₂O₅ فرآیند پیرولیز عمدتاً وابسته به دما است. در این حالت ، تولید PAH احتمالاً افزایش می یابد زیرا کاملاً به تخریب پیوندهای شیمیایی در مواد اولیه و بدون کمک کاتالیزوری متکی است. وقتی v₂ای₃ غلظت به 10 ٪ افزایش می یابد ، در تولید PAH کاهش می یابد. این نشان می دهد که حتی مقدار کمی از کاتالیزور تأثیر مثبتی در واکنش تسهیل می کند و کیفیت زیست توده را بهبود می بخشد. این مرحله را می توان به عنوان نقطه شروع برای افزایش فعالیت کاتالیزوری مشاهده کرد. در 20 ٪ V₂o₅ کاهش قابل توجهی در تولید PAH وجود دارد. این غلظت مناسب تر به نظر می رسد زیرا کاتالیزور در واکنش ها مؤثرتر است. همچنین ، غلظت بالای PAH به محتوای سلولز بالاتر در باگاس نسبت به سایر منابع زیست توده نسبت داده می شود²⁶حرف

حرفهای₂ای₅ در PAHS

نتایج نشان می دهد که هم دما و هم میزان کاتالیزور پارامترهای قابل توجهی هستند که بر تولید PAH تأثیر می گذارد. توزیع هیدروکربنهای معطر چند حلقه ای تولید شده توسط این دو کاتالیزوری (با V₂ای₅) و پیرولیز چمدان حرارتی (غیر گروهی) در جدول 1 نشان داده شده است. شکل 2. حضور V₂ای₅ به خصوص در نسبت 10 و 20 ٪ ، می تواند به طور قابل توجهی تجزیه PAH را در حین تجزیه و تحلیل چمدان بهبود بخشد ، که منجر به کاهش شکل گیری و بهبود اثربخشی کلی فرآیند می شود. پنتوکسید وانادیوم (v₂ای₅) نقش عمده ای در تجزیه و تحلیل کاتالیزوری دارد ، و بر مکانیسم های پیچیده درگیر در تشکیل PAH تأثیر می گذارد. این تجزیه و تحلیل در مکانیسم های مفصل در V مختلف عمیق تر می شود₂ای₅ غلظت هایی که ایده ای در مورد چگونگی تعدیل کاتالیزور تشکیل PAH در دمای مختلف پیرولیز ارائه می دهند. داده های تجربی مربوطه از مکانیسم های نظری پیشنهادی پشتیبانی می کنند.

در₂ای₅ گرد و غبار به عنوان یک کاتالیزور فعال عمل می کند و مکان هایی را برای جذب اولیه و تجزیه مولکول های آلی در باگاس فراهم می کند. در دماهای پایین تر (به عنوان مثال 400 درجه سانتیگراد) کاتالیزور یک مرحله فعال سازی را پشت سر می گذارد که در آن بسترهای آلی در V جذب می شوند₂ای₅ سطوح حداقل مقدار ERCPAH ها در دمای 400 درجه سانتیگراد و 20 ٪ V تشکیل شده است₂ای₅ کاتالیزور⁹حرف

در₂ای₅ همچنین انتزاع هیدروژن از مولکولهای آلی را تسهیل می کند. در دمای 500 درجه سانتیگراد و بالاتر₂ای₅ غلظت (30 ٪) ، کاتالیزور برای از بین بردن اتمهای هیدروژن بسیار مؤثر می شود و مناطق بسیار واکنشی مولکول را ایجاد می کند. این سایت ها سپس با سایر هیدروکربن ها یا رادیکال های موجود در سیستم راحت تر پاسخ می دهند و PAH را تشکیل می دهند. مکانیسم انتزاع هیدروژن برای رشد ساختارهای معطر اساسی است زیرا تشکیل ترکیبات واسطه ای واکنشی لازم برای دوچرخه سواری را حرکت می دهد. این با افزایش قابل توجهی در غلظت PAH به 6498 میلی گرم در لیتر در 500 درجه سانتیگراد با 30 ٪ ولت مشهود است₂ای₅ ²⁸حرف

واکنشهای ثانویه و ترک خوردگی بیش از حد

در دمای 600 درجه سانتیگراد در حالی که V₂ای₅ کاتالیزور همچنان به تشویق مکانیسم برای افزودن انتزاع هیدروژن-استیلن (HACA) و سایر مسیرهای تشکیل PAH ، گرمای زیاد فرآیندهای تجزیه ثانویه را تحمیل می کند. ترک خوردگی بیش از حد شایع تر می شود ، به خصوص در V High V₂ای₅ غلظت (30 ٪). در این شرایط ، PAH تولید شده می تواند به هیدروکربنهای کوچکتر و غیر آروماتیک یا گازها شکسته شود و PAH قابل ردیابی خالص را کاهش دهد. بیش از حد V₂ای₅ این واکنش ها را تسهیل می کند ، که در آن کاتالیزور بسیار فعال و انرژی حرارتی برای تجزیه بیشتر به این ترتیب -در -larger PAH ترکیب می شوند ، نه فقط برای ترویج شکل گیری آنها. این توسط داده های تجربی که نشان دهنده کاهش غلظت PAH 6498 میلی گرم در لیتر در 500 درجه سانتیگراد به 6326 میلی گرم در لیتر در 600 درجه سانتیگراد با 30 ٪ ولت است ، پشتیبانی می شود.₂ای₅نشان دادن تجزیه ثانویه. نفتالین (2158 میلی گرم در لیتر) و فلوئور (1533 میلی گرم در لیتر) در افزایش میزان CON16PAH در 600 درجه سانتیگراد و غلظت بالای کاتالیزور (30 ٪) تأثیر خوشمزه ترین تأثیر دارند. همچنین ، کاهش اصلی در کل PAH در مقایسه با کاتالیزور (5405 میلی گرم در لیتر) در این دما در کاتالیزور 20 ٪ مشاهده می شود ، که به 56 ٪ کاهش می یابد (2393 میلی گرم در لیتر). بر اساس نتایج ، بدیهی است که افزودن کاتالیزورهای اکسید فلزی با شارژ مناسب می تواند برای کنترل تشکیل PAH مفید باشد. نتایج با مطالعات قبلی موافق بود^16،17،32حرف