【摘要】：隨著人類化石能源逐漸耗盡和環(huán)境問題(溫室效應(yīng)、霧霾天氣、酸雨等)的日益關(guān)注,尋找新的可再生能源維持人類生存和社會可持續(xù)發(fā)展已然是國際大趨勢。生物質(zhì)是儲量豐富的可再生的綠色能源。因而,以生物質(zhì)為原料來獲得生物航空燃料和高品質(zhì)化學(xué)品受到全球各領(lǐng)域的關(guān)注,也成為能源化工的熱點研究課題。以典型的生物質(zhì)(木屑)為原料,本論文首次提出并實現(xiàn)了“木屑催化裂解制C6-C8低碳芳烴→C6-C8低碳芳烴低溫烷基化合成C8-C15芳烴→C8-C15芳烴加氫合成C8-C15環(huán)烷烴”的新方法。同時研究了木屑合成C8-C15芳烴和C8-C15環(huán)烷烴過程中的基本規(guī)律,并結(jié)合產(chǎn)物分析和催化劑表征,初步研究了木屑制C8-C15芳烴和C8-C15環(huán)烷烴的合成機理,研究所得的主要創(chuàng)新成果如下： 1.木屑催化裂解制C6-C8低碳芳烴 木屑催化裂解過程中,首先木屑裂解成為多種單體的混合物,然后這些混合物經(jīng)過脫水、脫羥基、脫羧基、環(huán)化、芳構(gòu)化及烯烴齊聚等。本文選取HZSM-5為催化劑,研究了木屑催化裂解制C6-C8低碳芳烴的催化過程,在優(yōu)化反應(yīng)條件下,獲得的C6-C8低碳芳烴選擇性為74.3C-mol%,C6-C8低碳芳烴的芳香碳摩爾產(chǎn)率為18.3C-mol%。2.C6-C8低碳芳烴低溫烷基化制C8-C15芳烴 航空煤油主要包括鏈烷烴、環(huán)烷烴和芳烴三大組分,典型的碳數(shù)范圍為C8-C15。本文選擇[bmim)Cl-2AlCl3離子液體為催化劑,以低碳烯烴混合氣為烷基化試劑,研究了C6-C8低碳芳烴烷基化合成C8-C15芳烴的催化過程和基本規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)在25-800C低溫常壓條件下C6-C8低碳芳烴烷基化過程中,可以通過改變反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間來調(diào)節(jié)產(chǎn)物的碳數(shù)分布。在優(yōu)化反應(yīng)條件(T=60℃,t=60min)下,可獲得以C8-C15為主的芳香烴產(chǎn)物,C8-C15芳香烴的重量產(chǎn)率和選擇性分別為79.2wt%和83.6C-mol%,且合成的C8-C15芳香烴基本滿足常用航空燃料的基本技術(shù)要求。3.C8-C15芳烴加氫制C8-C15環(huán)烷烴 為了制備航空煤油中環(huán)烷烴組分,我們把第2步得到C8-C15芳香烴通過加氫轉(zhuǎn)化為C8-C15環(huán)烷烴,以5%Pd/AC為催化劑,在反應(yīng)條件(溫度T=200℃,氫壓P=5MPa)下C8-C15芳烴可完全加氫得到C8-C15環(huán)烷烴,且加氫反應(yīng)后的碳數(shù)分布沒有發(fā)生明顯的變化。C8-C15環(huán)烷烴的重量產(chǎn)率和選擇性分別為80.4wt%和82.3C-mol%,且得到的C8-C15環(huán)烷烴基本滿足常用航空燃料的基本技術(shù)要求。
【圖文】：

GC-MS)、馬弗爐、超聲波清洗儀.供箱、冷凝管、保溫裝置、進樣管等。木屑催化裂解制C6-C8芳香烴的實驗裝置如圖2.1所示。反應(yīng)系統(tǒng)包括一個石英反應(yīng)管，原料（木屑和HZSM-5催化劑的混合物）進樣系統(tǒng)，一個氣相載氣系統(tǒng)，一套加熱和溫度控制系統(tǒng)，一個冷凝系統(tǒng)（兩個冷凝管），一套保溫系統(tǒng)，一套離線氣相產(chǎn)物檢測分析裝置。在木肩催化裂解制取C6-C8芳香輕實驗中，，木屑先經(jīng)過預(yù)處理以出去水分，木屑裝在石英管中，石英管底部可以事先裝部分干燥石英棉，以防木屑顆粒太細而滲漏。在100-150 下，以氮氣(流速為lOOmL/min)為載％吹掃3-4 h備用。反應(yīng)時

實驗裝置圖
【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】：2015
【分類號】：TE665

【參考文獻】

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本文編號：2521792