Please wait a minute...
Frontiers of Chemical Science and Engineering

ISSN 2095-0179

ISSN 2095-0187(Online)

CN 11-5981/TQ

邮发代号 80-969

2019 Impact Factor: 3.552

Frontiers of Chemical Science and Engineering  2018, Vol. 12 Issue (1): 155-161   https://doi.org/10.1007/s11705-017-1655-x
  本期目录
Hydro-pyrolysis of lignocellulosic biomass over alumina supported Platinum, Mo2C and WC catalysts
Songbo He(), Jeffrey Boom, Rolf van der Gaast, K. Seshan
Catalytic Processes and Materials, Faculty of Science & Technology, University of Twente, 7500 AE Enschede, The Netherlands
 全文: PDF(331 KB)   HTML
Abstract

In-line hydro-treatment of bio-oil vapor from fast pyrolysis of lignocellulosic biomass (hydro-pyrolysis of biomass) is studied as a method of upgrading the liquefied bio-oil for a possible precursor to green fuels. The nobel metal (Pt) and non-noble metal catalysts (Mo2C and WC) were compared at 500 °C and atmospheric pressure which are same as the reaction conditions for fast pyrolysis of biomass. Results indicated that under the pyrolysis conditions, the major components, such as acids and carbonyls, of the fast pyrolysis bio-oil can be completely and partially hydrogenated to form hydrocarbons, an ideal fossil fuel blend, in the hydro-treated bio-oil. The carbide catalysts perform equally well as the Pt catalyst regarding to the aliphatic and aromatic hydrocarbon formation (ca. 60%), showing the feasibility of using the cheap non-noble catalysts for hydro-pyrolysis of biomass.

Key wordsbio-oil    pyrolysis    hydro-deoxygenation (HDO)    non-noble metal catalysts    hydro-treatment
收稿日期: 2016-11-22      出版日期: 2018-02-26
Corresponding Author(s): Songbo He   
 引用本文:   
. [J]. Frontiers of Chemical Science and Engineering, 2018, 12(1): 155-161.
Songbo He, Jeffrey Boom, Rolf van der Gaast, K. Seshan. Hydro-pyrolysis of lignocellulosic biomass over alumina supported Platinum, Mo2C and WC catalysts. Front. Chem. Sci. Eng., 2018, 12(1): 155-161.
 链接本文:  
https://academic.hep.com.cn/fcse/CN/10.1007/s11705-017-1655-x
https://academic.hep.com.cn/fcse/CN/Y2018/V12/I1/155
Fig.1  
Fig.2  
SBET /(m2·g?1)Loading /wt-%Calculated carbide loading /wt-%
Al2O3166??
Pt/Al2O31631.0a?
WO3-10/Al2O311811.7b9.9
WO3-30/Al2O39835.5b30.0
MoO3-10/Al2O315114.1c10.1
MoO3-20/Al2O313527.2c19.6
Tab.1  
Fig.3  
Fig.4  
Fig.5  
Fig.6  
Fig.7  
1 Venderbosch R H. A critical view on catalytic pyrolysis of biomass. ChemSusChem, 2015, 8(8): 1306–1316
https://doi.org/10.1002/cssc.201500115
2 Nguyen T S, Zabeti M, Lefferts L, Brem G, Seshan K. Conversion of lignocellulosic biomass to green fuel oil over sodium based catalysts. Bioresource Technology, 2013, 142: 353–360
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2013.05.023
3 Zabeti M. Renewable Fuels via Catalytic Pyrolysis of Lignocellulose. Enschede: University of Twente Press, 2014, 18–29
4 Liu C, Wang H, Karim A, Sun J, Wang Y. Catalytic fast pyrolysis of lignocellulosic biomass. Chemical Society Reviews, 2014, 43(22): 7594–7623
https://doi.org/10.1039/C3CS60414D
5 Linck M, Felix L, Marker T, Roberts M. Integrated biomass hydropyrolysis and hydrotreating: A brief review. WIREs Energy and Environment, 2014, 3(6): 575–581
https://doi.org/10.1002/wene.119
6 Ruddy D A, Schaidle J A, Ferrell J R III, Wang J, Moens L, Hensley J E. Recent advances in heterogeneous catalysts for bio-oil upgrading via “ex situ catalytic fast pyrolysis”: Catalyst development through the study of model compounds. Green Chemistry, 2014, 16(2): 454–490
https://doi.org/10.1039/C3GC41354C
7 Zacher A H, Olarte M V, Santosa D M, Elliott D C, Jones S B. A review and perspective of recent bio-oil hydrotreating research. Green Chemistry, 2014, 16(2): 491–515
https://doi.org/10.1039/C3GC41382A
8 Oyama S T. Novel catalysts for advanced hydroprocessing: Transition metal phosphides. Journal of Catalysis, 2003, 216(1-2): 343–352
https://doi.org/10.1016/S0021-9517(02)00069-6
9 Levy R B, Boudart M. Platinum-like behavior of tungsten carbide in surface catalysis. Science, 1973, 181(4099): 547–549
https://doi.org/10.1126/science.181.4099.547
10 Oyama S T. Preparation and catalytic properties of transition metal carbides and nitrides. Catalysis Today, 1992, 15(2): 179–200
https://doi.org/10.1016/0920-5861(92)80175-M
11 Ramanathan S, Oyama S T. New catalysts for hydroprocessing: Transition metal carbides and nitrides. Journal of Physical Chemistry, 1995, 99(44): 16365–16372
https://doi.org/10.1021/j100044a025
12 Szymańska-Kolasa A, Lewandowski M, Sayag C, Djéga-Mariadassou G. Comparison of molybdenum carbide and tungsten carbide for the hydrodesulfurization of dibenzothiophene. Catalysis Today, 2007, 119(1-4): 7–12
https://doi.org/10.1016/j.cattod.2006.08.021
13 Szymańska-Kolasa A, Lewandowski M, Sayag C, Brodzki D, Djéga-Mariadassou G. Comparison between tungsten carbide and molybdenum carbide for the hydrodenitrogenation of carbazole. Catalysis Today, 2007, 207(119): 35–38
14 Ren H, Chen Y, Huang Y, Deng W, Vlachos D G, Chen J G. Tungsten carbides as selective deoxygenation catalysts: Experimental and computational studies of converting C3 oxygenates to propene. Green Chemistry, 2014, 16(2): 761–769
https://doi.org/10.1039/C3GC41256C
15 Stellwagen D R, Bitter J H. Structure-performance relations of molybdenum- and tungsten carbide catalysts for deoxygenation. Green Chemistry, 2015, 17(1): 582–593
https://doi.org/10.1039/C4GC01831A
16 Hollak S A W, Gosselink R W, Van Es D S, Bitter J H. Comparison of tungsten and molybdenum carbide catalysts for the hydrodeoxygenation of oleic acid. ACS Catalysis, 2013, 3(12): 2837–2844
https://doi.org/10.1021/cs400744y
17 Michalsky R, Zhang Y J, Medford A J, Peterson A A. Departures from the adsorption energy scaling relations for metal carbide catalysts. Journal of Physical Chemistry C, 2014, 118(24): 13026–13034
https://doi.org/10.1021/jp503756g
18 Xiong K, Lee W S, Bhan A, Chen J G. Molybdenum carbide as a highly selective deoxygenation catalyst for converting furfural to 2-methylfuran. ChemSusChem, 2014, 7(8): 2146–2149
https://doi.org/10.1002/cssc.201402033
19 Xiong K, Yu W, Chen J G. Selective deoxygenation of aldehydes and alcohols on molybdenum carbide (Mo2C) surfaces. Applied Surface Science, 2014, 323: 88–95
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.06.100
20 McManus J R, Vohs J M. Deoxygenation of glycolaldehyde and furfural on Mo2C/Mo(100). Surface Science, 2014, 630: 16–21
https://doi.org/10.1016/j.susc.2014.06.019
21 Mamède A S, Giraudon J M, Löfberg A, Leclercq L, Leclercq G. Hydrogenation of toluene over β-Mo2C in the presence of thiophene. Applied Catalysis A, General, 2002, 227(1-2): 73–82
https://doi.org/10.1016/S0926-860X(01)00923-1
22 Nagai M, Kurakami T, Omi S. Activity of carbided molybdena-alumina for CO2 hydrogenation. Catalysis Today, 1998, 45(1-4): 235–239
https://doi.org/10.1016/S0920-5861(98)00221-1
23 Boullosa-Eiras S, Lødeng R, Bergem H, Stöcker M, Hannevold L, Blekkan E A. Catalytic hydrodeoxygenation (HDO) of phenol over supported molybdenum carbide, nitride, phosphide and oxide catalysts. Catalysis Today, 2014, 223: 44–53
https://doi.org/10.1016/j.cattod.2013.09.044
24 He L, Qin Y, Lou H, Chen P. High dispersed molybdenum carbide nanoparticles supported on activated carbon as an efficient catalyst for the hydrodeoxygenation of vanillin. RSC Advances, 2015, 5(54): 43141–43147
https://doi.org/10.1039/C5RA00866B
25 Grilc M, Veryasov G, Likozar B, Jesih A, Levec J. Hydrodeoxygenation of solvolysed lignocellulosic biomass by unsupported MoS2, MoO2, Mo2C and WS2 catalysts. Applied Catalysis B: Environmental, 2015, 63: 467–477
https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2014.08.032
26 Imran A, Bramer E A, Seshan K, Brem G. High quality bio-oil from catalytic flash pyrolysis of lignocellulosic biomass over alumina-supported sodium carbonate. Fuel Processing Technology, 2014, 127: 72–79
https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2014.06.011
27 Tyrone G I, Sepúlveda C, Garcia R, García Fierro J L, Escalona N, DeSisto W J. Comparison of alumina- and SBA-15-supported molybdenum nitride catalysts for hydrodeoxygenation of guaiacol. Applied Catalysis A, General, 2012, 435-436: 51–60
https://doi.org/10.1016/j.apcata.2012.05.039
28 Arun N, Sharma R V, Dalai A K. Green diesel synthesis by hydrodeoxygenation of bio-based feedstocks: Strategies for catalyst design and development. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2015, 48: 240–255
https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.03.074
29 Zhou L, Lawal A. Hydrodeoxygenation of microalgae oil to green diesel over Pt, Rh and presulfided NiMo catalysts. Catalysis Science & Technology, 2016, 6(5): 1442–1454
https://doi.org/10.1039/C5CY01307K
30 Zhou L, Lawal A. Evaluation of presulfided NiMo/gamma-Al2O3 for hydrodeoxygenation of microalgae oil to produce green diesel. Energy & Fuels, 2015, 29(1): 262–272
https://doi.org/10.1021/ef502258q
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed