生物油模型化合物苯酚的催化加氢试验研究

发布时间：2016-12-31 18:19

  本文关键词：生物油模型化合物苯酚的催化加氢试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

《昆明理工大学》 2014年

生物油模型化合物苯酚的催化加氢试验研究

孙梅娟  

【摘要】：生物质能作为一种环境友好性的新型能源,引起了人们的高度重视。我国生物质资源丰富,生物质能的开发和利用对我国的能源安全具有重要的意义。生物质能通过热解液化技术得到液体产物,即生物油。生物油可作为化石能源的可替代能源。但是,生物油的高含氧量使生物油存在粘度高,腐蚀性强,稳定性差等缺点,限制了其作为液体燃料的应用。因此,需要对生物油进行提质精制。催化加氢是升级生物油的有效方法。目前已有一些关于生物油以及生物油中的含氧化合物(如：苯酚)的催化加氢的研究。但研究主要集中在对不同催化剂下苯酚加氢脱氧(HDO)路径以及催化剂活性的考察上,而对过程中反应物的转化率和产物产率随反应条件的定量规律描述的报道还很有限。此外,目前使用的溶剂(如十二烷、正癸烷和正己烷)大多具有毒性,且不具有再生性,限制了溶剂的使用和推广。这些溶剂相比,乙醇无毒且具有可再生性。虽然很多研究证明超临界乙醇是生物油升级的有效体系,但目前仍未有关于芳香族化合物在超临界乙醇系统中加氢升级及裂的文献报道。因此,本文以苯酚作为生物油的模型化合物,研究其在超临界乙醇中,贵金属催化剂(Pt/C、Pd/C)下的催化加氢过程,对比了不同的贵金属催化剂(Pt/C、Pd/C、Ru/C和Ni/SiO2-Al2O3)在超临界乙醇中的催化加氢活性,并为苯酚的转化率建立动力学模型。 本研究取得的主要研究结果与结论如下： (1)Pt/C催化剂下,苯酚的催化加氢过程中,升高温度、增大氢气压力和延长反应时间均能提高苯酚的转化率,且温度的影响更显著。建立了预测苯酚转化率的动力学模型,苯酚催化加氢转化的反应级数为2,且反应的活化能为51.7KJ·mol-1;且建立的预测模型可以很好地预测苯酚的转化率(R2=0.989)。 (2)对加氢产物的分析发现,在超临界乙醇体系中,Pt/C催化剂并不能对苯酚进行有效的加氢,这可能是因为催化剂优先将乙醇吸附在催化剂表面,使苯酚与乙醇发生乙基化反应,阻碍苯酚与H2的反应。尽管如此,对反应中苯酚的转化规律的动力学研究对生物油中其它模型化合物甚至生物油的催化加氢升级研究具有指导作用。 (3)Pd/C在超临界乙醇体系中能有效地对苯酚加氢,生成加氢产物：乙氧基环己烷、环己烷、环己醇和环己酮。在水体系中,Pd/C也具有较高的加氢活性,且高温有利于苯酚的转化,而低温有利于环己烷、环己酮和环己醇的生成,且温度越高得到的苯浓度越高。对Pd/C催化剂的回收实验发现,Pd/C的活性较稳定,回收后的Pd/C仍具有较高的加氢活性,具有一定的回收价值。 (4)三种路易斯酸AlCl3、ZnCl2和LnCl3分别与Pd/C催化剂共用于苯酚加氢过程。通过对液体产物的分析发现,ZnCl2和LnCl3会抑制Pd/C的加氢活性,而加入AlCl3的Pd/C催化剂仍具有加氢活性。 (5)对Ru/C和Ni/SiO2-Al2O3在超临界乙醇体系下对苯酚加氢得到的液体产物进行分析,结果发现,在超临界乙醇体系中,Ru/C和Ni/SiO2-Al2O3催化剂几乎无加氢活性。说明这两种催化剂不适用于超临界乙醇体系下的加氢升级过程。 (6)综合比较上述各种催化剂的加氢活性,Pd/C是超临界乙醇体系和水中均具有加氢活性的较优催化剂。

【关键词】：
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE667
【目录】：

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