生物质调和燃料的制备及其QSPR的研究

发布时间：2020-11-13 17:05

　　 日趋严重的能源问题推动了可再生能源“生物柴油”在欧美的大规模商业化生产,我国《可再生能源中长期发展规划》具体的发展目标是:“生物柴油的产值在2020年达到200万吨/年”。迅速发展的生物柴油市场使其生产过程中的副产物“生物质甘油”出现“相对过剩”,为生物质粗甘油寻找新的利用途径已备受关注。研究表明可以考虑将甘油催化制备叔丁基甘油醚反应体系的原料、产物以及副产物经过处理后与汽油组成甘油醚类调和燃料,另辟生物质粗甘油利用的新途径。甘油醚类调和燃料在利用过程中理化性能指标要求高,但甘油醚类调和燃料组份多,因此理清甘油醚类调和燃料的各组份与理化性能指标之间的内在关系能很好地指导甘油醚类调和燃料的制备和利用。基于此本文从以下三个方面开展了研究:1、运用实验室自制催化剂,催化叔丁醇与甘油反应生成生物质甘油醚体系,并以此制备了甘油醚-汽油调和燃料与甘油醚-乙醇-汽油调和燃料两种生物质调和燃料,并检测了调和燃料的运动粘度、密度、闪点、低热值等理化性质,通过对基本的燃料性能指标与溶解性、稳定性的研究,找到了性能优良的生物质甘油醚调和燃料。2、本文基于化合物分子拓扑结构的距离矩阵,运用相对键强和Rt与支化度参数gi修饰距离矩阵建立了扩展距离矩阵指数W,运用平衡电负性X修饰距离矩阵建立了平衡电负性指数E。再根据单拓扑指数W、E与优化过的Grumberg-Nissan公式构建了两个新的混合拓扑指数GW,GE。3、运用混合拓扑指数GW,GE对甘油醚-汽油调和燃料与甘油醚-乙醇-汽油调和燃料的理化性质(密度、运动粘度、低热值)进行回归分析,建立了 12个QSPR模型,比较分析了不同性质模型之间的差别,并经过内部检验与留一法外部检验,对所建立模型进行分析,除去三组分调和燃料运动粘度的QSPR模型,其余11组模型回归系数均高于0.99,所建模型皆具有良好的稳定性与预测性,能较好的反映生物质调和燃料的相关理化性质的变化规律。本文制备了甘油醚类调和燃料并运用拓扑指数法建立了 QSPR模型,较好的模拟预测了甘油醚类调和燃料的理化性质,有不错的应用与理论研究意义。
【学位单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TK6
【部分图文】：

、题，同时化石燃料并非是可再生能源，人类大规模的使用己经造成了能源的短缺与匮供求关系的矛盾日益严重，在我国制定的能源规划中２０２０年对燃油的需求规模将增到５亿吨左右，并且其中的６０％以上要依赖进口，因此这种状况也对我国的能源安状产生严重的威胁，改善能源应用现状迫在眉睫［１］。进入２１世纪以来，越来越多的新源被人们发现并使用，如：生物质能、太阳能、风能、潮汐能等。新能源的使用逐渐缓解了现今能源紧张的情况，其中作为绿色可再生能源的生物质能，具有可再生、原分布广泛且丰富、清洁、低碳等众多优点，其被人类广泛的研究与应用［２］。??生物柴油作为生物质能的重要部分，自然也得到较大的推广，在一些欧美国家，产能己经达到了?３００万吨以上，中国在２０２０年计划达到２００万吨左右的产能，其增速度非常之快。生物柴油是动植物油脂与醇类物质进行酯交换反应而生成的脂肪酸烷酯类物质，随着生物柴油的研究与大规模的生产制造，酯交换反应之中产生的副产物物质甘油逐渐过剩，生物质甘油如何有效地利用，提升生物质甘油的经济利用价值，成为当代研宄的重点［３＿４］。??

ＣＨ２ＯＯＣＲ３?ＣＨ２ＯＨ?Ｒ３ＣＯＯＣＨ３??图１．１酯交换反应方程式??现今生物质甘油主要有两种利用方法：１、将生物质甘油进行提纯，获得精制后的??纯甘油。然而生物质甘油是微黄、低毒的粘稠液体，其中含有不少的杂质，因此提纯生??１??

?严??ＨＯ＾ＯＨ?Ａ?ｏｒ?ｆ?Ａ，?Ｘ〇Ｈ?〇ｒ?／〇，??图１．２甘油与异丁烯反应制备甘油醚反应机理图??Ｌｅｅ等研究了五种不同的催化剂对甘油醚的制备反应的影响情况。研宄发现５种??催化剂皆能较好的生成单叔丁基甘油醚，但多叔丁基甘油醚的产率却相对较低。其中离??子交换树脂Ａ－１５的催化效果最佳。运用银离子与铝离子对Ａ－１５进行改性，能够提升多??叔丁基甘油醚的产量。??Ｆ．?Ａｒｅｎａ与Ｆ．?？１１＾６１＇１等［１１］对２中离子交换树脂在叔丁醇与甘油的反应之中的催化??性能进行比较研宄。经过试验检验得到Ａ－１５离子交换树脂的催化性能最好，并通过分??２??
【参考文献】

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本文编号：2882422