生物基含氧化合物加氢脱氧制航空燃料研究

摘要

由可再生生物质资源为原料制备生物航空燃料，可在其全生命周期内降低碳排放，并有助于解决航空燃料短缺及二氧化碳排放（航空碳税）的双重难题。生物基含氧化合物的加氢精制是生物航空燃料制备的关键步骤，其中涉及的含氧化合物催化转化问题也是催化领域极具潜力的新方向。本论文针对生物质炼制过程中获得的各类航空燃料前驱体，开展加氢脱氧制备航空燃料的研究工作，并构建反应原料、催化剂性质及反应性能的相互关联，主要研究内容及结果如下:1）基于油脂原料特性与反应需求，设计并实现了富含十六碳脂肪酸微藻油脂水解、脱羧及加氢多异构化以及微藻分级萃取及加氢裂化制备航空燃料两条技术路线，合成了关键加氢用双功能催化剂;2）对萜类醇、脂肪醇和油脂等不同含氧化合物在Pt/ZSM-22、Pt/MCF和Pt/Al2O3等金属/酸双功能催化剂上的反应行为进行详细研究，发现含氧化合物原料、双功能催化剂载体酸性及产物分布上存在明显关联，获得了制备航空燃料所需的适宜条件，并对其反应机理进行了剖析;3）开发了基于Mo5+催化的酚类化合物常压加氢脱氧催化体系，转化率和选择性均达到100％，并通过XPS等表征方法详细揭示了Mo5+的关键作用;4）对加氢脱氧反应过程中水的影响开展了研究，发现水对Pt/ZSM-22催化剂的脂肪醇加氢异构化存在明显抑制作用;5）为避免水及硫、氮等杂原子的影响，结合限域合成、择形催化与氢溢流等概念，设计并合成介孔KA沸石分子筛，并以此为载体构建新型高分散铂催化剂，该催化剂具有突出的杂质耐受特性，以耐硫性为例该催化剂在3％ H2S存在条件下仍具有催化加氢性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 背景介绍

1．1．1 引言

1．1．2 航空燃料及生物航空燃料简介

1．2 生物航空燃料研究现状

1．2．1 油脂催化炼制生物航空燃料

1．2．2 木质素解聚产物加氢脱氧研究

1．2．3 木质纤维素制备航空生物燃料

1．3 论文的选题目的、意义及研究内容

1．3．1 论文选题目的及意义

1．3．2 论文的研究内容

第二章 实验部分

2．1 实验试剂及仪器

2．2 加氢脱氧催化剂的合成

2．2．1 介孔ZSM-22沸石分子筛的合成

2．2．2 介孔ZSM-12沸石分子筛的合成

2．2．3 介孔ZSM-5沸石分子筛的合成

2．2．4 介孔二氧化硅泡沫(MCF)的合成

2．2．5 介孔SAPO-11沸石分子筛的合成

2．2．6 金属Pt的引入方式

2．2．7 介孔A型沸石分子筛的合成及Pt的可控引入

2．3 加氢脱氧催化剂的表征方法

2．4 加氢脱氧催化剂的催化性能测试

第三章 微藻油脂加氢转化制生物航空燃料

3．1 引言

3．2 富含C16脂肪酸的微藻油脂加氢转化

3．2．1 实验部分

3．2．2 结果与讨论

3．3 微藻油脂的分级萃取及加氢转化

3．3．1 实验部分

3．3．2 结果与讨论

3．4 小结

第四章 脂肪醇催化加氢制航空燃料

4．1 引言

4．2 直链脂肪醇加氢脱氧

4．2．1 实验部分

4．2．2 结果与讨论

4．3 萜类醇加氢脱氧

4．3．1 实验部分

4．3．2 结果与讨论

4．4 小结

第五章 酚类木质素解聚产物加氢脱氧

5．1 引言

5．2 实验部分

5．3 结果与讨论

5．3．1 MoO3的XRD与XPS分析

5．3．2 MoO3在酚类木质素解聚产物反应中的催化性能

5．4 小结

第六章 基于择形催化与氢溢流构建耐硫加氢催化剂

6．1 引言

6．2 实验部分

6．3 结果与讨论

6．3．1 催化剂NaA的XRD及BET表征

6．3．2 催化剂Pt／Meso-NaA的形貌分析

6．3．3 催化剂Pt／MKAZ的表征分析

6．3．4 催化剂Pt／MKAZ萘加氢性能

6．4 小结

第七章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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