SCI
SCIE
SCOPUS
Production of an upgraded lignin-derived bio-oil using the clay catalysts of bentonite and olivine and the spent FCC in a bench-scale fixed bed pyrolyzer
저자
Ro, Donghoon ; Shafaghat, Hoda ; Jang, Seong-Ho ; Lee, Hyung Won ; Jung, Sang-Chul ; Jae, Jungho ; Cha, Jin Sun ; Park, Young-Kwon
발행기관
학술지명
권호사항
-
발행연도
2019
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
658-664(7쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>Lignocellulosic biomass is an abundant renewable energy source that can be converted into various liquid fuels <I>via</I> thermochemical processes such as pyrolysis. Pyrolysis is a thermal decomposition method, in which solid biomass are thermally depolymerized to liquid fuel called bio-oil or pyrolysis oil. However, the low quality of pyrolysis oil caused by its high oxygen content necessitates further catalytic upgrading to increase the content of oxygen-free compounds, such as aromatic hydrocarbons. Among the three different types of lignocellulosic biomass components (hemicellulose, lignin, and cellulose), lignin is the most difficult fraction to be pyrolyzed because of its highly recalcitrant structure for depolymerization, forming a char as a main product. The catalytic conversion of lignin-derived pyrolyzates is also more difficult than that of furans and levoglucosan which are the main pyrolysis products of hemicellulose and cellulose. Hence, the main purpose of this study was to develop a bench-scale catalytic pyrolysis process using a tandem catalyst (both <I>in-situ</I> and <I>ex-situ</I> catalysis mode) for an efficient pyrolysis and subsequent upgrading of lignin components. While HZSM-5 was employed as an <I>ex-situ</I> catalyst for its excellent aromatization efficiency, the potential of the low-cost additives of bentonite, olivine, and spent FCC as <I>in-situ</I> catalysts in the Kraft lignin pyrolysis at 500 °C was investigated. The effects of these <I>in-situ</I> catalysts on the product selectivity were studied; bentonite resulted in higher selectivity to aromatic hydrocarbons compared to olivine and spent FCC. The reusability of HZSM-5 (with and without regeneration) was examined in the pyrolysis of lignin mixed with the <I>in-situ</I> catalysts of bentonite, olivine, and spent FCC. In the case of using bentonite and spent FCC as <I>in-situ</I> catalysts, there were no obvious changes in the activity of HZSM-5 after regeneration, whereas using olivine as <I>in-situ</I> catalyst resulted in a remarkable decrease in the activity of HZSM-5 after regeneration.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Production of aromatic hydrocarbons from bench-scale catalytic pyrolysis of lignin. </LI> <LI> Combined <I>in-situ</I> and <I>ex-situ</I> pyrolysis configurations. </LI> <LI> <I>In-situ</I> catalysts of bentonite, olivine and spent FCC; <I>ex-situ</I> catalyst of HZSM-5. </LI> <LI> Maximum selectivity to aromatic hydrocarbons using bentonite catalyst. </LI> </UL> </P>
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