氟改性纳米HZSM-5分子筛催化生物乙醇制丙烯的研究(5)
目前，全球工业高速发展，若只是开发利用各国仅存的不可再生资源已远远不能满足各国发展的需要，所以，有效的利用可再生的清洁能源成为各国的当务之急。而寻找到可再生资源来作为能源化工原料，也成为各国能源战略的重要组成。从二十世纪七十年代中期的石油危机以来，以美国和巴西为主的一些国家开始推行生物乙醇发展计划[13]。该工艺主要是通过以各种植物为原料，经过生物发酵法制得乙醇。从生物乙醇原料选择来看，玉米、甘蔗等传统农作物是生物乙醇生产最为主要的原料；也有一些国家开始利用木薯、甜高粱等非粮食作物作为原料来生产生物乙醇，以降低生物乙醇发展对农产品价格和环境等方面可能导致的负面影响[14]。当前的主要问题在于以粮食作物作为原料来生产生物乙醇成本太高，而且目前世界各国依然面临着粮食危机，所以，以粮食为原料来生产生物乙醇显然不切实际也不符合我国的国情。近些年来，生物化工技术发展迅速，以纤文素为原料生产生物乙醇受到越来越多的关注。纤文素是地球上存在最为广泛的可再生资源。
目前，世界各国以生物质作为原料制取乙醇的技术己日渐成熟，生物质生产乙醇技术不是以粮食作物玉米、小麦、糖类为原料，而是采用了纤文素这种可再生资源为原料，这样就解决了工业生产与人争粮的严重问题。现在建立起规模化利用纤文素生产乙醇生产线的国家主要有美国、日本、巴西、加拿大和瑞典等国。目前我国在生物质发酵制乙醇技术研究上也投入了大量的人力和物力资源，专门有科研机构、大学和企业对该技术进行研发，迄今为止也取得了一些突破性进展。2006年6月26日，河南天冠集团利用生物质乙醇技术建成投产了我国首家利用秸秆生产乙醇的中试生产线，这也标志着我国利用可再生资源生产化工能源领域与世界接轨[14]。
因此，通过采用可再生的生物质作为原料生产乙醇，解决了因不可再生资源紧缺而导致的能源危机问题，将该工艺推向工业化生产不仅实现了全球各国所提倡的能源使用低碳环保的要求，而且大规模生产给化工行业带来巨大的经济效益，具有切实可行的发展前景。
乙醇制丙烯技术的发展
目前，生物质乙醇已实现规模化生产，而生物乙醇制丙烯由于体现了碳中和的低碳环保理念，其受到越来越多的关注，越来越多的学者开始对其进行深入的研究。但目前该工艺仍处于实验阶段，还没有实现工业化生产。近几年，各国的学者对其的研究也集中在制备稳定性良好、活性高并且对丙烯选择性高的催化剂上。
段超[15]等重点考察了HZSM-5/SAPO-34复合分子筛催化剂的制备方法和组成对其催化乙醇制丙烯性能的影响。发现酸性是影响HZSM-5/SAPO-34复合分子筛催化剂丙烯收率和反应稳定性的重要因素。催化剂必须具有适宜的酸量和酸性中心分布才能得到较高的丙烯收率和较好的反应活性与稳定性。
张莉[16]等以超细HZSM-5分子筛催化剂为研究对象考察了晶粒大小与硅铝比对分子筛催化性能的影响。结果表明，超细HZSM-5分子筛因为其特殊的孔道结构和表面性质在乙醇制丙烯反应中具有较高的丙烯收率，而硅铝比对乙醇制丙烯反应中的活性和稳定性的影响也较大，硅铝比越小，酸性越强，越易发生二次反应；而硅铝比越大，总酸量越小，反应活性中心较少，因此适宜的硅铝比才有利于丙烯的生成。
Song[17]等研究了P改性的HZSM-5分子筛催化剂催化乙醇制丙烯反应的性能。研究显示，对分子筛使用P改性明显提升了其丙烯选择性和稳定性，当T=823K、0.1MPa、P/AL=0.5、Si/Al=80、P_(C_2 H_5 OH)=18KPa、W/F=0.001g/（mL/min）时，丙烯的收率可达到32%。由于脱铝现象和积碳的产生，ZSM-5催化剂会失活，而研究发现P元素的加入减少了ZSM-5分子筛上强酸中心的数量，减少了积碳的生成，提升了丙烯的选择性。
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