Investindo as estruturas de cinco membros em depósitos de coque “suaves” em catalisadores de Fe-ni: mecanismos de formação e implicações para a reforma catalítica de biomassa

Os depósitos de coca -cola em catalisadores durante a reforma dos voláteis de pirólise de biomassa são geralmente a principal causa de desativação do catalisador e um grande desafio para o design do catalisador. Ao contrário de camadas simples de carbono de grafite, os depósitos de coque consistem em compostos macromoleculares complexos, dificultando a elucidar suas características estruturais e mecanismos de formação no nível molecular. Neste trabalho, com base na pirólise da palha de trigo em um reator de leito fixo, seguido pela reforma catalítica de voláteis sobre os catalisadores de Fe-Ni para produzir syngas rico em H2, a cromatografia de pirólise-GAS/espectrometria de massa (PY-GC) foi empregada para analisar moléculas fragmentadas. A estrutura química dos depósitos de coque contendo anéis de cinco membros foi demonstrada pela primeira vez por indução para trás. Experimentos de pirólise rápida demonstraram as interações entre voláteis primários e o catalisador, enquanto experimentos escalonados de leito fixo combinados com a análise de produtos multifase demonstraram o papel do catalisador na formação dos depósitos da Coca-Cola. Os resultados mostraram que o suporte do catalisador guiou a adsorção de voláteis e a deposição de espécies carbonáceas, enquanto os locais de steel promoveram as reações de ciclização e polimerização. Depósitos de coca -cola com diferentes estruturas químicas contribuem de maneira diferente para a desativação do catalisador. Comparado aos depósitos de coca-cola “duros” dominados por carbono grafítico, os depósitos de coque “macios” caracterizados por estruturas de anel com cinco membros não foram a principal causa de desativação do catalisador e poderia continuar a converter alcatrão. Os estudos compostos modelo identificaram a ciclopentenona, uma derivada de pirólise de celulose/hemicelulose, como um intermediário chave para a montagem de estruturas de anéis de cinco membros em depósitos de coque. As vias de reação e mecanismos da formação de Coca -Cola foram elucidados pela combinação de cálculos experimentais e teóricos. Este estudo fornece algumas idéias para os mecanismos de análise estrutural e formação de depósitos de coque em catalisadores.