發(fā)布時間：2017-09-05 16:51

  本文關(guān)鍵詞：木質(zhì)素降解單環(huán)酚類產(chǎn)物加氫脫氧特性研究

  更多相關(guān)文章： 生物質(zhì) 木質(zhì)素 酚類化合物 生物油 加氫脫氧 Ni/α-Al_2O_3

【摘要】：隨著化石資源的日益枯竭以及過度使用化石資源帶來了一系列環(huán)境問題,人們開始尋求可以替代傳統(tǒng)化石資源的可再生清潔能源。生物質(zhì)能源具有很多的優(yōu)點,因而成為科研工作者關(guān)注的熱點。木質(zhì)素是生物質(zhì)中唯一一種可以提供芳香基化合物的天然大分子,其結(jié)構(gòu)主要是由愈創(chuàng)木基苯丙烷結(jié)構(gòu)單元、對羥基苯丙烷結(jié)構(gòu)單元(H)、紫丁香基苯丙烷結(jié)構(gòu)單元(S)組成的一種復(fù)雜的聚合物。木質(zhì)素降解產(chǎn)物多是愈創(chuàng)木酚等單環(huán)酚類化合物,具有較高的含氧量,經(jīng)過加氫脫氧處理可以得到碳原子數(shù)分布在C6-C10之間的液態(tài)烴類燃料。加氫脫氧常用的催化劑一般由活性金屬與固體酸載體組成。本文以苯甲醚為反應(yīng)底物篩選出了高效加氫脫氧(hydrodeoxygenation, HDO)催化劑,研究了單環(huán)酚類化合物的加氫脫氧反應(yīng)特性。探索出了Ni/α-Al2O3催化劑作用下的最優(yōu)工藝條件,如反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)底物與催化劑的化學(xué)計量比等。Ni/α-Al203催化苯甲醚HDO反應(yīng)可得到高達(dá)93.25%的轉(zhuǎn)化率以及90.47%的烴類產(chǎn)物收率,更重要的是,在這烴類產(chǎn)物中環(huán)已烷的收率達(dá)到90.02%,其選擇性竟高達(dá)96.54%,稍加分離即可得到高純度的環(huán)已烷。反應(yīng)機(jī)制是：苯甲醚先發(fā)生去甲基化反應(yīng)生成苯酚,然后苯環(huán)上發(fā)生加氫反應(yīng)生成環(huán)已醇,再去羥基化反應(yīng)最終生成環(huán)已烷。反應(yīng)過程中伴隨著苯環(huán)上的加氫反應(yīng)生成甲氧基環(huán)已烷。Ni/α-Al2O3催化劑循環(huán)使用五次仍然具有較高的催化活性,產(chǎn)生的積炭量很少,表現(xiàn)出了較好的穩(wěn)定性與抗積炭性能。本文探索了Ni/α-Al2O3催化混合酚HDO反應(yīng)的效果隨反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度及鎳負(fù)載量的變化情況,并考察了糠醛對混合酚類化合物加氫脫氧反應(yīng)特性的影響。T=330℃, t=10h, Ni的負(fù)載量為15%時,混合酚體系的加氫脫氧轉(zhuǎn)化率為88.96%,烴類產(chǎn)物總收率46.82%�；旌戏宇愺w系中添加糠醛后,酚類化合物的轉(zhuǎn)化率下降到40.48%,烴類產(chǎn)物總收率達(dá)到13.07%。這一結(jié)果表明糠醛化合物對酚類化合物加氫脫氧的負(fù)面影響。其主要原因是因為糠醛能與酚類化合物形成酚醛樹脂,覆蓋在催化劑表面阻礙催化劑與反應(yīng)底物接觸,從而影響混合酚的進(jìn)一步加氫脫氧反應(yīng)。生物油的組分極為復(fù)雜,加氫提質(zhì)的難度較大。選取Ru/α-Al2O3、Ru/γ-Al2O3、 Ru/C、Ru/SiO2來催化生物油重質(zhì)組分加氫反應(yīng),發(fā)現(xiàn)Ru/α-Al2O3具有較好的綜合性能,既有較高的催化性能,又有優(yōu)良的抗積炭能力。在Ru/α-Al2O3催化劑和優(yōu)化的工況條件(T=260℃,t=24h)下,生物油重質(zhì)組分加氫脫氧反應(yīng)的烴類產(chǎn)物收率可達(dá)22.46%,展示了優(yōu)異的催化效果。
【關(guān)鍵詞】：生物質(zhì) 木質(zhì)素 酚類化合物 生物油 加氫脫氧 Ni/α-Al_2O_3
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O636.2;TQ511
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 生物質(zhì)利用的現(xiàn)狀和意義11-12
• 1.2 木質(zhì)素利用的現(xiàn)狀和意義12-17
• 1.2.1 木質(zhì)素概述12-14
• 1.2.2 木質(zhì)素的分離技術(shù)14-16
• 1.2.3 木質(zhì)素的利用現(xiàn)狀16-17
• 1.2.4 木質(zhì)素的降解技術(shù)17
• 1.3 木質(zhì)素降解產(chǎn)物的加氫精制17-20
• 1.4 課題的研究意義與研究思路20-22
• 參考文獻(xiàn)22-25
• 第二章 單個模型化合物的加氫脫氧特性研究25-48
• 2.1 引言25-26
• 2.2 實驗部分26-30
• 2.2.1 實驗原料與儀器設(shè)備26
• 2.2.2 催化劑制備26-27
• 2.2.3 實驗裝置與方法27-28
• 2.2.4 催化劑表征28-29
• 2.2.5 產(chǎn)物分析與數(shù)據(jù)處理29-30
• 2.3 苯甲醚加氫脫氧實驗研究30-44
• 2.3.1 催化劑表征結(jié)果30-38
• 2.3.2 催化劑活性實驗38-44
• 2.4 本章小結(jié)44-46
• 參考文獻(xiàn)46-48
• 第三章 酚類混合物加氫脫氧研究及糠醛的影響48-62
• 3.1 引言48-49
• 3.2 實驗部分49-51
• 3.2.1 實驗原料與儀器設(shè)備49
• 3.2.2 催化劑的制備49-50
• 3.2.3 實驗裝置與方法50
• 3.2.4 催化劑表征50
• 3.2.5 產(chǎn)物分析與數(shù)據(jù)處理50-51
• 3.3 Ni/α-Al_2O_3催化混合酚HDO反應(yīng)特性研究51-59
• 3.3.1 催化劑的表征結(jié)果51-54
• 3.3.2 催化劑的活性實驗54-58
• 3.3.3 催化劑的抗積炭性能58-59
• 3.4 本章小結(jié)59-61
• 參考文獻(xiàn)61-62
• 第四章 生物油重質(zhì)組分的提取與加氫脫氧特性研究62-67
• 4.1 引言62
• 4.2 實驗部分62-64
• 4.2.1 實驗原料與儀器設(shè)備62-63
• 4.2.2 催化劑的制備63
• 4.2.3 實驗裝置與方法63-64
• 4.2.4 催化劑表征64
• 4.2.5 產(chǎn)物分析與數(shù)據(jù)處理64
• 4.3 生物油重質(zhì)組分的提取與催化加氫研究64-65
• 4.3.1 生物油重質(zhì)組分的提取64-65
• 4.3.2 生物油重質(zhì)組分催化加氫特性研究65
• 4.4 本章小結(jié)65-67
• 第五章 總結(jié)與展望67-69
• 5.1 結(jié)論匯總67-68
• 5.2 創(chuàng)新點與研究特色68
• 5.3 下一步工作建議68-69
• 作者簡歷及論文發(fā)表情況69-70
• 致謝70-71

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本文編號：799163