生物质甘油醚化和乙酰化在甘油基调和燃料中的应用研究

摘要

甘油醚化生成的烷基甘油醚和甘油乙酰化生成的甘油酯均可作调和燃料的含氧添加剂，可显著降低颗粒物、碳氢化合物以及不受管制醛类的排放。本文选择两种离子液体[BMIM]BF4和[BMIM]PF6负载在活性炭上后作为绿色催化剂，催化甘油与叔丁基的醚化反应以及甘油与乙酸的乙酰化反应，并将反应后的产物作为甘油基添加剂添加到汽油-乙醇体系中。并对其理化性质进行检测。
　　本文研究分为以下四个部分:
　　第一部分主要是两种离子液体[BMIM]BF4和[BMIM]PF6的制备、表征及固载化。利用一步法制备离子液体[BMIM]BF4和[BMIM]PF6，并经过红外光谱表征后，将其负载在经过预处理的活性炭上备用。
　　第二部分主要以负载后的[BMIM]BF4/AC和[BMIM]PF6/AC做甘油醚化反应中的催化剂，考虑温度、反应时间、甘油与叔丁醇的摩尔比以及催化剂的添加量四个因素，通过单因素实验以及气相色谱的检测得出最佳反应条件。当温度为85℃，以150r/min的转速反应时间为10h，甘油与叔丁醇的摩尔比为1∶4，催化剂的添加量为9％时，[BMIM]BF4/AC催化甘油醚化反应中甘油羟基转化率最高，可达73％，甘油醚的选择性为49.48％。当温度为90℃，以150r/min的转速反应时间为8h，甘油与叔丁醇的摩尔比为1∶5，催化剂添加量为7％时，[BMIM]PF6/AC催化甘油醚化反应中甘油羟基转化率可达89.27％，甘油醚选择性为50.55％。
　　第三部分主要是以负载后的[BMIM]BF4/AC做甘油乙酰化反应的催化剂，考虑温度、反应时间、甘油与叔丁醇的摩尔比以及催化剂的添加量四个因素，通过单因素实验以及气相色谱的检测得出最佳反应条件。当乙酸与甘油的摩尔比为7∶1，离子液体催化剂负载量为甘油质量的7％，反应温度为110℃，以150r/min的转速反应2.5h时，甘油转化率最高可以达到82.64％，乙酰化产物选择性可达到46.48％;
　　第四部分主要是将实验室自制的甘油醚和甘油酯作为有氧添加剂，与汽油和乙醇以不同比例混合，得到一系列的甘油基-乙醇-汽油调和燃料体系，并检测其理化性质。研究表明，在甘油基（醚化）-乙醇-汽油调和燃料体系中:当甘油基（醚化）的添加量为汽油的5％，乙醇含量为汽油的10％时;在甘油基（乙酰化）-乙醇-汽油调和燃料体系中:当甘油基（乙酰化）的添加量为汽油的2.5％，乙醇含量为汽油的10％时，两个调和燃料分别达到最佳。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 生物质甘油

1．2 生物质甘油的深加工

1．2．1 生物质甘油的氧化反应

1．2．2 生物质甘油的脱水反应

1．2．3 生物质甘油的醚化反应

1．2．4 生物质甘油的氢解反应

1．2．5 生物质甘油制备燃料添加剂

1．3 离子液体

1．3．1 离子液体的概述

1．3．2 离子液体的制备

1．3．3 离子液体的表征

1．3．4 离子液体的应用

1．4 甘油基调和燃料

1．5 本文的研究目的与主要内容

第二章 离子液体的制备、检测及固载化

2．1 前言

2．2 实验仪器与试剂

2．3 离子液体的制备及固载化

2．3．1 离子液体的制备

2．3．2 离子液体的固载化

2．4 离子液体的检测

2．4．1 离子液体[BMIM]BF4的红外检测

2．4．2 离子液体[BMIM]PF6的红外检测

2．5 结果与讨论

第三章 离子液体在甘油醚化反应中的研究

3．1 前言

3．2 实验仪器和试剂

3．3 离子液体催化甘油醚化反应

3．3．1 [BMIM]BF4／AC催化甘油醚化反应

3．3．2 [BMIM]PF6／AC催化甘油醚化反应

3．4 结果与讨论

3．4．1 反应温度对甘油醚化反应的影响

3．4．2 反应时间对甘油醚化反应的影响

3．4．3 叔丁醇与甘油的摩尔比对甘油醚化反应的影响

3．4．4 催化剂用量对甘油醚化反应的影响

4．1 前言

4．2 实验仪器和试剂

4．3 [BMIM]BF4／AC催化甘油乙酰化反应

4．4 结果与讨论

4．4．1 反应温度对甘油乙酰化反应的影响

4．4．2 反应时间对甘油乙酰化反应的影响

4．4．3 甘油与乙酸的摩尔比对甘油乙酰化反应的影响

4．4．4 催化剂用量对甘油乙酰化反应的影响

第五章 调和燃料的制备及理化性质的研究

5．1 前言

5．2 实验仪器及试剂

5．3 调和燃料的制备

5．4．1 甘油基(醚化)-乙醇-汽油调和燃料

5．4．2 甘油基(乙酰化)-乙醇-汽油调和燃料

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

附录