含水的丙酮-丁醇-乙醇（ABE）發(fā)酵液混合物高效、高選擇性地升級至高性能航空燃料具有重要的學(xué)術(shù)研究意義和工業(yè)應(yīng)用價值,但至今仍是該領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。首先,針對生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化過程中催化劑水熱穩(wěn)定性差的共性難題,本論文基于結(jié)構(gòu)高度縮合的疏水性SBA-16,設(shè)計并合成了一系列Ni/MgO-SBA-16疏水雙效催化劑,有效降低了對水分子的吸附性能,避免了因水分子吸附造成的催化劑結(jié)構(gòu)坍塌,提高了催化劑的水熱穩(wěn)定性。且該催化劑同時展現(xiàn)出良好的催化活性:ABE發(fā)酵液向生物燃料的催化轉(zhuǎn)化中,初始水含量可由文獻報道的0.5 wt%提升至7.4 wt%。然后基于該水熱穩(wěn)定性催化劑,本論文提出了一種全新的反應(yīng)路徑,實現(xiàn)了高含水（12.1 wt%）ABE混合物向同時具有高能量密度（143 btu/gal/103）和低冰點（<123 K）的帶支鏈烷基環(huán)己烷的高效催化轉(zhuǎn)化,產(chǎn)物的性能甚至可以滿足軍用燃料的嚴格規(guī)范（JP-10）。該過程由三步反應(yīng)串聯(lián)組成:單邊烷基化、三聚縮合和加氫脫氧（HDO）。在第一步中,基于該高水熱穩(wěn)定的催化劑,高含水量（12.1 wt%）的均相ABE混合物高選擇性地向2-庚酮（或2-戊酮... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２催化ＡＢＥ混合物催化升級的可能途徑??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２．?Ｐｏｓｓｉｂｌｅ?ａｐｐｒｏａｃｈ?ｏｆ?ｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｕｐｇｒａｄｉｎｇ?ｏｆ?ＡＢＥ?ｍｉｘｔｕｒｅｓ??除?

生成（：６（＝０＞和Ｃ９（＝〇）；丙酮作為目標反應(yīng)的??重要原料，自我消耗會導(dǎo)致其與乙醇和丁醇的反應(yīng)減少，側(cè)面促進了乙醇和丁醇的副??反應(yīng)。??????ｔ?ＵＸｏｎｊ?一丫?Ｉ??〇?ｉ?Ｉ?ＶｒｒｒＴｒ？．．ｒ｜?，?．．．?．?ＩＩ?．．．ｎｒ－Ｔｎｉｌ???Ｌ．．．丨．．．．．丨???人人?ｊ?豐，??ＯＨ??）ｒ???ｃｈ＊?°?＾??Ｖ?，???Ｍ?．．．?＾??■■??ｖ???．?１?＇??圖１－３?ＡＢＥ催化升級過程中的副反應(yīng)路徑＾??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３．?ＡＢＥ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｉｄｅ?ｅｆｆｅｃｔｓ?ｐａｔｈｗａｙ??催化上述反應(yīng)的催化劑需要以下兩個特點：一是能夠催化加氫和脫氫的位點，一??般來說過度金屬單質(zhì)催化劑如Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕ等是較好的選擇；二是能夠催化烷基化反??應(yīng)進行的酸堿位點。此外，催化劑的比表面積、孔徑、金屬分散度、穩(wěn)定性等性能同??樣對反應(yīng)有著決定性的作用。因此，為了得到更加高效、廉價且環(huán)保的催化劑，前輩??科研工作者進行了大量的探索和研宄，以下便對ＡＢＥ催化劑的發(fā)展作介紹。??１．３．３?ＡＢＥ催化劑的發(fā)展??最初，催化ＡＢＥ混合物的催化劑為均相催化劑。在Ｔｏｓｔｅ及其同事的工作中［４＼??他們首次報道了在甲苯溶劑中，ＡＢＥ混合物通過Ｐｄ／Ｃ－Ｋ３Ｐ０４催化劑催化升級為??Ｃ５—Ｃｕ酮和醇；生成的Ｃ５－ＣＵ酮和醇通過加氫脫氧（ＨＤＯ）可作為汽油、航空燃料??或者柴油等燃料的成分。這種催化體系同樣被Ｘｕ等人報道過，在他們的研究中，??ＡＢＥ混合物同樣被轉(zhuǎn)化為了生物燃料。此外，在固定床

Ｃ??｜０ｑ??？（？〇）?Ｓ（－ＯＨ）??！？（？０）?１５（＝Ｑ??？?Ｆ—?—???－〇?８０－＊?￣■?卜?????〇?…?？－—Ｈ??—ｍ…丨丨■?ＡＢＥ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ??＾?．－？－Ｔ〇ｔａｌｙｉｄｄｏｆＣ５１５??５５??．２?４０－？????＾２０．——ｒ—???－，丨１１１?，??Ｉ—＿＿＿＿＿＿＿＿??０?３?５?７?９??Ｗａｔｅｒ?ｃｏｎｔｅｎｔ?（ｗｔ％）??圖１－４?１０ｗｔ％Ｎｉ－ＭｇＯ－Ｓｉ０２催化劑耐水性評估［６１］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４．?Ｗａｔｅｒ－ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ?ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?１０?ｗｔ％Ｎｉ－Ｍｇ〇－Ｓｉ〇２?ｃａｔａｌｙｓｔ??另一方面，如何從ＡＢＥ混合物中獲得高能量密度和低冰點的生物燃料仍然是一??個難題［６２－６４］。高密度是商用航空燃料和軍用航空燃料必須具備的特性［６５，６６］。己被報道??關(guān)于ＡＢＥ混合物轉(zhuǎn)化為生物燃料有關(guān)的工作中，即上述的采用一步法所得到的產(chǎn)品??的性能（冰點和能量密度）仍不能令人滿意。盡管雙邊烷基化產(chǎn)物Ｃ８－Ｃ１５的碳鏈長??度滿足航空燃料的范圍，但由于它們的直鏈結(jié)構(gòu)的特性值有限，無法滿足航空燃料一??系列嚴格的要求，如體積熱值和密度［６７，６１?Ｗａｎｇｔ６３，％曾經(jīng)報道過利用二氧化鉆作為催??化劑，將由生物質(zhì)得到的糠醛和２，?４－戊二酮進行羅賓遜成環(huán)反應(yīng)（Ｒｏｎｂｉｎｓｏｎ??ａｍｍｌａｔｉｏｎ）制備環(huán)狀的Ｃ１５產(chǎn)物；該產(chǎn)物經(jīng)過加氫脫氧后冰點為零下８１度，密度為??０．８１３９ｇ／ｍＬ。Ａ．?Ｔ．?ｂｅｌｌ及其團隊［７０，

【參考文獻】：
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本文編號：3579825