生物质炼制高品位液体燃料创新过程研究
发布时间：2021-06-29 08:45
生物乙醇技术的不断发展,为多种以乙醇为原料的生产工艺提供了便宜丰富的原料来源。本论文开发了一种利用生物质资源转化为高能量密度航空燃料的新工艺,以乙醇为原料,获得了高附加值的产品。该工艺不依赖化石资源,结合部分成熟技术,具有原料来源丰富、操作简单等特点。本文对该工艺涉及到的部分问题进行了深入研究。（1）从乙醇到最终产品的转化,经历了乙醇到丁二烯、丁二烯到环十二碳三烯、环十二碳三烯异构环化与精制四步;（2）使用SVUV-PIMS技术观测了乙醇到丁二烯过程中的活泼中间体,确认了 MPV反应机理中活泼中间体3-羟基丁醛的存在;（3）在乙醇到丁二烯的反应体系中,还有乙烯酮等多种活泼中间体存在,催化剂脱水能力和脱氢能力的平衡是催化剂优化的方向;（4）HND-580固体酸催化剂和Pt/Al2O3催化剂分别用于环十二碳三烯异构和高密度燃料前驱体精制,效果良好,所得产品主要成分为三环[6,4,0,02,6]十二烷,其他成分均含有多环结构;（5）二氧化碳的转化和利用对于生物质开发过程意义重大,本论文开发的CZZ/AC-N甲醇合成催化剂,在340℃有理想的甲醇收率（9.1%）。
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－２?（ａ）?ＭｇＯ／Ｓｉ〇２催化剂ＴＥＭ图像及ｍａｐｐｉｎｇ分析：（ｂ）?０元素、（ｃ）?Ｍｇ元素和??（ｄ）?Ｓｉ元素
?北京化工大学硕士研宂生学位论文????????＾?＾?Ｉ??ｆ?——Ｓｉ〇２??Ｂ??ＭｇＯ?＊０．１??＾??ＭｇＯ／Ｓｉ０２?＊０．５??川１１＿＿１１１１１＊？？?■?？?＇｜＾，｜？ｌ｜ＭＩＬ＿一?．．入１ｉ?ｎ?＿．．？?．．．??Ａ．?Ａ??，Ｉ＊Ｉ＂Ｉ＇ＩＩＩ＂Ｉ＇Ｉ＇Ｉ＇??１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０??２Ｔｈｅｔａ?（°）??图３－４三种催化剂ＸＲＤ谱图??Ｆｉｇ．３－４?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃａｔａｌｙｓｔ．??ＸＲＤ结果中２０？３０°的宽峰为不定型的Ｓｉ０２。其余两组样品中，ＭｇＯ特征??峰具有较高的信号强度，表明在催化剂制备过程中，镁盐最终转化成了?Ｍｇ０。??在ＭｇＯ／Ｓｉ０２催化剂的ＸＲＤ谱图中，没有观察到其它物质的衍射峰。其他研究??和实验表明该催化剂中存在Ｍｇ－０－Ｓｉ的化学键，这可能是ＭｇＯ／Ｓｉ０２催化剂中两??组分形成的了非晶相物质，无法通过ＸＲＤ获得相关信息。??３．３?３－羟基丁醛的观测??本部分实验目的为通过实验直接观察反应过程中是否有３－羟基丁醛的生成。??ＳＶＵＶ－ＰＩＭＳ具有较高的分子量（质荷比）分辨率，经过标定后，可以计算出待??定性物质的精确分子量，从而确定其分子式。在实验中，观察到了分子量与３－羟??基丁醛分子量近似的物质。为了进一步验证该物质即３－羟基丁醛的猜想，设计了??反应位点毒化实验，依据待定性物质的反应行为验证猜想正确。本部分实验实现??了在实验中直接观测到３－羟基丁醛的存在，为催化剂的设计提供了参考。??本部分实验选择在恒定温度下进行，使
?第三章乙醇到丁二烯过程中反应中间体的观测???￣?Ｒｂ）??１７００－?２??１６００?－?￣??＾?，?Ａ?ｖ?＼２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０??ｓ?１５００?■?、??ｇ?，??Ａｃｅｔａｌｄｅｈｙｄｅ?＼??－、。：?＇??１３００－??１２００－１???１???１???１???１???１???１００?２００?３００?４００?５００?６００??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?（°Ｃ）??图３－６?（ａ）反应温度对信号强度的影响和（ｂ）空白实验质谱图??Ｆｉｇ．３－６?（ａ）?Ｔｈｅ?ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ?ｖｓ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ｍａｓｓ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｂｌａｎｋ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．??３．３．２反应位点毒化实验??为了进一步验证实验中观察到分子量为８８的物质即为３－羟基丁醛，设计进??行了反应位点毒化实验。先前的研宄表明，Ｍｇ０／Ｓｉ０２催化剂表明的酸碱平衡对??于催化效果有显著影响。ｃｏ２是一种弱酸分子，当使用Ｃ０２作为载气时，催化剂??表面的碱性活性中心将受到抑制。由于Ｃ〇２分子与催化剂的结合力较弱，当停止??使用Ｃ０２作为载气后，催化剂的活性将逐渐恢复。实验过程中，部分产物和中间??体随载气改变的变化趋势如图３－７所示。??实验结果表明，开始通入Ｃ〇２后，乙醇的进样并未受到影响，信号强度仅有??轻微波动，但产物丁二烯的信号强度明显下降，催化剂反应活性变弱。乙烯信号??强度有轻微下降，同时可以观察到乙醛有一定程度的积累，表明催化剂的脱水性??能受到抑制。此时，３－轻基丁醛会因消耗量减少而在气相中富集，反映为信号强??度的增加。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高密度航空航天燃料合成化学[J]. 潘伦,邓强,鄂秀天凤,聂根阔,张香文,邹吉军. 化学进展. 2015(11)
[2]合成高密度烃类燃料研究进展[J]. 熊中强,米镇涛,张香文,邢恩会. 化学进展. 2005(02)
博士论文
[1]在线光电离质谱应用于煤热解研究[D]. 朱亚楠.中国科学技术大学 2019
[2]基于非食用油脂的生物液体燃料制备工艺研究[D]. 王萌.北京化工大学 2016
[3]光电离质谱技术在典型废弃聚合物热解研究上的应用[D]. 王毓.中国科学技术大学 2015
[4]宽压力层流预混火焰实验平台研制[D]. 周忠岳.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]二氧化碳加氢制甲醇反应动力学和催化剂的研究[D]. 车轶菲.华东理工大学 2019
[2]生物基含氧化合物加氢脱氧制航空燃料研究[D]. 居超.北京化工大学 2016
[3]乙醇合成1，3-丁二烯的研究[D]. 朱强强.北京化工大学 2015
[4]合成气间接合成燃料乙醇的实验研究[D]. 王海霞.浙江大学 2015
[5]甲醇羰基化制醋酸催化体系的研究[D]. 袁小超.重庆大学 2010
本文编号：3256132
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－２?（ａ）?ＭｇＯ／Ｓｉ〇２催化剂ＴＥＭ图像及ｍａｐｐｉｎｇ分析：（ｂ）?０元素、（ｃ）?Ｍｇ元素和??（ｄ）?Ｓｉ元素
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?第三章乙醇到丁二烯过程中反应中间体的观测???￣?Ｒｂ）??１７００－?２??１６００?－?￣??＾?，?Ａ?ｖ?＼２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０??ｓ?１５００?■?、??ｇ?，??Ａｃｅｔａｌｄｅｈｙｄｅ?＼??－、。：?＇??１３００－??１２００－１???１???１???１???１???１???１００?２００?３００?４００?５００?６００??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?（°Ｃ）??图３－６?（ａ）反应温度对信号强度的影响和（ｂ）空白实验质谱图??Ｆｉｇ．３－６?（ａ）?Ｔｈｅ?ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ?ｖｓ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ｍａｓｓ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｂｌａｎｋ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．??３．３．２反应位点毒化实验??为了进一步验证实验中观察到分子量为８８的物质即为３－羟基丁醛，设计进??行了反应位点毒化实验。先前的研宄表明，Ｍｇ０／Ｓｉ０２催化剂表明的酸碱平衡对??于催化效果有显著影响。ｃｏ２是一种弱酸分子，当使用Ｃ０２作为载气时，催化剂??表面的碱性活性中心将受到抑制。由于Ｃ〇２分子与催化剂的结合力较弱，当停止??使用Ｃ０２作为载气后，催化剂的活性将逐渐恢复。实验过程中，部分产物和中间??体随载气改变的变化趋势如图３－７所示。??实验结果表明，开始通入Ｃ〇２后，乙醇的进样并未受到影响，信号强度仅有??轻微波动，但产物丁二烯的信号强度明显下降，催化剂反应活性变弱。乙烯信号??强度有轻微下降，同时可以观察到乙醛有一定程度的积累，表明催化剂的脱水性??能受到抑制。此时，３－轻基丁醛会因消耗量减少而在气相中富集，反映为信号强??度的增加。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高密度航空航天燃料合成化学[J]. 潘伦,邓强,鄂秀天凤,聂根阔,张香文,邹吉军. 化学进展. 2015(11)
[2]合成高密度烃类燃料研究进展[J]. 熊中强,米镇涛,张香文,邢恩会. 化学进展. 2005(02)
博士论文
[1]在线光电离质谱应用于煤热解研究[D]. 朱亚楠.中国科学技术大学 2019
[2]基于非食用油脂的生物液体燃料制备工艺研究[D]. 王萌.北京化工大学 2016
[3]光电离质谱技术在典型废弃聚合物热解研究上的应用[D]. 王毓.中国科学技术大学 2015
[4]宽压力层流预混火焰实验平台研制[D]. 周忠岳.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]二氧化碳加氢制甲醇反应动力学和催化剂的研究[D]. 车轶菲.华东理工大学 2019
[2]生物基含氧化合物加氢脱氧制航空燃料研究[D]. 居超.北京化工大学 2016
[3]乙醇合成1，3-丁二烯的研究[D]. 朱强强.北京化工大学 2015
[4]合成气间接合成燃料乙醇的实验研究[D]. 王海霞.浙江大学 2015
[5]甲醇羰基化制醋酸催化体系的研究[D]. 袁小超.重庆大学 2010
本文编号：3256132
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