获得高品质生物油是生物油提质的最终目标,而生物油中水不溶相(也称为热解木质素)由于聚合度较高且解聚过程中易形成焦炭,是生物油提质中的难点。因此,本文以热解木质素为原料,通过加氢裂化过程将其转化为小分子芳香族类化合物,特别是芳香烃。首先选用五种不同的载体HZSM-5、A1-MCM-41、mUSY、A12O3和SiO2,将Ni负载其中,分析考察了不同Ni基催化剂对热解木质素直接裂化和加氢裂化的促进作用。研究发现加氢裂化过程可以获得更高的油相产物产率,同时降低了积碳的产率。对比不同催化剂的加氢裂化可知,酸性较强的Ni/HZSM-5和Ni/mUSY更有利于促进单环和双环芳烃的生成,总产率分别为24.42wt%和20.07wt%,表明在Ni催化的加氢反应与载体酸性位促进的裂解反应协同作用下整体催化效果最好;同时由于Ni/HZSM-5具有微孔结构,更有利于小分子芳烃类的产率,其中单环芳烃产率和苯、甲苯、二甲苯(BTX)总产率分别为16.61wt%和11.61wt%。根据不同Ni基催化剂的对比结果,Ni/HZSM-5最有利于小分子芳香族化合物的生成,在此基础上进一步考察了不同反应条件对热解木质素加氢裂化的影响,包括不同温度、压力和HZSM-5上金属Ni负载量。研究发现,压力的升高有助于H2解离形成活性H,促使其与热解木质素解聚形成的小分子片段结合,生成稳定的小分子化合物;而温度的升高更有利于热解木质素的解聚,但温度过高会导致热解木质素发生二次裂解产生更多的气体。而Ni负载量产生两方面的影响,过低的Ni负载量会削弱加氢反应,而较高的Ni负载量会影响催化剂的酸性,两者都不利于小分子芳香烃的形成。综合考虑,10Ni/HZSM-5、500℃、4MPa最有利于热解木质素的加氢裂化,可产生49.5wt%的油相产物以及35.63wt%的小分子化合物,其中芳香烃的产率为16.61wt%。为加强热解木质素的加氢裂化效果,对HZSM-5负载的活性金属进行改变,分别考察了贵金属Ru和Pd以及双金属Ru-Ni和Pd-Ni的影响。研究发现,Ru或Pd负载量的增加有利于促进加氢和裂解反应,从而提高芳香烃的产率。在Ru或Pd基础上添加第二种金属Ni,催化效果都有明显提高,可能原因是Ru-Ni和Pd-Ni双金属之间存在氢溢流作用,显著强化了加氢反应。与2Ru-5Ni/HZSM-5相比,2Pd-5Ni/HZSM-5酸性较弱,这使得其来自载体酸性位的裂解作用被削弱。因此,2Ru-5Ni/HZSM-5最有利于生成单环芳烃类化合物,产率为21.08wt%,其中BTX总产率达到14.95wt%。