糠醇缩合产物加氢反应规律研究

摘要

随着我国经济的快速发展及人口的急剧增加，需要更多的能源来满足社会发展的需求，而如今石油资源的供应不足与全球能源危机，促使探究石油补充替代能源十分紧迫，生物质作为一种可再生的清洁能源受到越来越多的国家和研究机构的高度关注。
　　文献中一般采用糠醛/丙酮、2-甲基呋喃、乙酰丙酸为原料，经过增长碳链和贵金属加氢脱氧反应，生产通过汽油、柴油等生物燃料，本论文采用具有自主知识产权的生物燃料技术路线，以源于生物质的糠醇为原料，在一定温度及硫酸的催化作用下，通过自身的缩合达到扩链的目的，然后再经过催化加氢脱氧得到碳数为C10-C20的烃类燃料。
　　本文研究的重点是糠醇扩链产物以非贵金属Ni为主体的加氢脱氧反应规律，为由生物质通过化学催化法生成新一代的汽柴油烃类燃料的技术路线积累基础研究数据。
　　首先研究糠醇扩链产物的组成。通过红外光谱，液相色谱等方法对糠醇缩合物进行检测，发现糠醇自缩合产物中包括二聚物，三聚物，四聚物以及少量的高聚物，产物溶于丙酮、乙醇、甲苯等溶剂，但难溶于水及正辛烷。并以雷尼镍为催化剂进行糠醇缩合物的初步加氢，气质联用分析产物中二聚物含量最多。
　　接着考察了 Ni/HZSM-5（50）催化剂对单呋喃环模型化合物的加氢脱氧催化活性，发现该催化剂对四氢呋喃有较好的开环和加氢脱氧活性，加氢后产物开环比例为54.3％，而目标产物正戊烷占32%，将该催化剂进一步用于多呋喃环糠醇缩合物的加氢反应，发现在加氢产物中开环比例为43.5%，非极性物质占21.2%，开环比例和脱氧量均低于单呋喃环化合物，因此使用二次加氢工艺，即将第一次加氢产物产物过滤后补充一定溶剂及新的催化剂，再次进行加氢脱氧反应。
　　接下来使用二次加氢工艺考察催化剂用量，催化剂种类，第二次加氢，温度，溶剂，搅拌速率等工艺因素对糠醇缩合物加氢脱氧反应的影响。发现催化剂的酸强度较大时，会有相当多的溶剂乙醇生产乙醚、乙烷，使用酸性较弱的Al2O3负载 Mo-Ni时乙醇副反应程度降低，催化剂对缩合产物的催化活性较好；在对缩合产物进行第一次加氢后加压蒸馏，再对剩余馏分进行第二次加氢的工艺条件下累计非极性产物比例达到52.9%；二次加氢反应温度升高到340℃，非极性产物增加到53.9%。
　　最后本论文还研究了缩合物以甲苯作为溶剂，使用一次加氢工艺的反应规律。主要考察了升温方式，反应时间及原料浓度等因素对糠醇缩合物加氢脱氧反应的影响。发现阶梯升温（温度先升到260℃反应3 h，接着再升到340℃再反应3 h）的方式有助于更多的非极性物质生成，产物中非极性产物占比为44.3%。

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1 引言

2 文献综述

2.1 生物质生产生物柴油

2.2 糠醛基物质增长碳链

2.3 糠醛基扩链物质制备烃类燃料

2.4 制烷烃的技术路线、研究方案以及章节内容安排

3 糠醇缩合物的制备及表征

3.1 实验试剂及主要仪器

3.2 糠醇缩合物制备

3.3 糠醇缩合物的表征

3.4 本章小结

4 糠醇缩合物加氢脱氧反应规律研究

4.1 实验试剂及主要仪器

4.2 糠醇缩合物加氢反应的实验装置

4.3 分析方法

4.4 Ni/HZSM-5（50）催化剂活性考察

4.5 Ni/HZSM-5（50）催化剂用量对加氢反应的影响

4.6 Ni/HZSM-5（50）与Mo-Ni-Al2O3催化剂对加氢反应的影响

4.7 第二次催化加氢温度对加氢反应的影响

4.8 甲苯对糠醇缩合物加氢脱氧反应的影响

4.9 搅拌对糠醇缩合物加氢脱氧反应的影响

4.10本章小结

5 糠醇缩合产物加氢反应一次加氢工艺条件的研究

5.1 直接升温及阶梯升温对糠醇缩合物加氢脱氧反应的影响

5.2 反应时间对糠醇缩合物加氢脱氧反应的影响

5.3 反应物浓度对糠醇缩合物加氢脱氧反应的影响

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 本文结论

6.2 本文展望

参考文献

附录A

个人简历与发表论文

致谢