發(fā)布時(shí)間：2020-07-10 00:37

【摘要】：生物油來源于固體生物質(zhì)熱解,是制備可再生液體燃料和化學(xué)品的重要原料。然而,生物油的組成成分復(fù)雜,含有大量的有機(jī)物和含氧官能團(tuán),從而導(dǎo)致了生物油具有高度的不穩(wěn)定性。因此,要充分利用生物油使之能夠替代現(xiàn)有的化石燃料,催化提質(zhì)勢(shì)在必行。生物油的熱穩(wěn)定性取決于生物油中有機(jī)酸類的催化作用以及糖類、醛酮類、呋喃等的聚合作用。本研究的主要目的在于通過酯化聯(lián)立提質(zhì)提高生物油的熱穩(wěn)定性,研究重點(diǎn)側(cè)重于針對(duì)生物油中糖類、醛酮類、有機(jī)酸類等不穩(wěn)定組分的穩(wěn)定轉(zhuǎn)化,從而實(shí)現(xiàn)生物油熱穩(wěn)定性的提高,為提質(zhì)生物油進(jìn)一步應(yīng)用作為運(yùn)輸燃料及化學(xué)品提供理論基礎(chǔ)。本論文首先以木粉、黑液固形物為原料制備生物碳基固體酸催化劑,并應(yīng)用于催化生物油酯化反應(yīng);然后以生物油水相為原料將糖類及其衍生物通過酸催化轉(zhuǎn)化制備乙酰丙酸甲酯以及水熱碳化制備固體燃料;最后采用酯化烷基化聯(lián)立反應(yīng)對(duì)生物油及其模型化合物進(jìn)行提質(zhì)。首先,以木粉、造紙黑液固形物為原料制備生物碳基固體酸催化劑,并應(yīng)用于催化生物油酯化反應(yīng)。2-叔丁基對(duì)苯二酚合成結(jié)果表明,生物碳基固體酸催化劑比Amberlyst-15離子交換樹脂具有更高的選擇性。在催化劑Amberlyst-15、油/醇比1:1.5、催化劑添加量12.5%、反應(yīng)溫度95℃條件下,實(shí)現(xiàn)了生物油有機(jī)酸值88.4%的降低以及醛酮類組分的轉(zhuǎn)化;同時(shí)發(fā)現(xiàn)縮醛類產(chǎn)物的分解導(dǎo)致了醚類產(chǎn)物相對(duì)含量的降低。采用生物油水相中糖類為原料在甲醇/水體系中通過酸催化選擇性的制備乙酰丙酸甲酯。在反應(yīng)溫度160℃,醇/水比5,催化劑添加量12.5%,反應(yīng)時(shí)間3h條件下,獲得了左旋葡聚糖98.1%的轉(zhuǎn)化率及乙酰丙酸甲酯72.6%的選擇性。而轉(zhuǎn)化機(jī)理研究表明,高醇/水比條件有利于左旋葡聚糖轉(zhuǎn)化制備乙酰丙酸甲酯。研究同時(shí)采用水熱碳化技術(shù)將生物油水相組分中糖類及糖類衍生物通過聚合碳化制備水熱焦,并通過乙酸乙酯萃取對(duì)液體產(chǎn)物進(jìn)行分離。為了解決酯化反應(yīng)中縮醛產(chǎn)物分解及產(chǎn)率低等問題,引入酯化烷基化對(duì)生物油模型化合物及生物油進(jìn)行提質(zhì)。發(fā)現(xiàn)酯化烷基化反應(yīng)不僅有效的抑制了縮醛化反應(yīng)的進(jìn)行,同時(shí)提高了醛類烷基化產(chǎn)物的產(chǎn)率。酯化烷基化反應(yīng)為生物油中醛類組分向高沸點(diǎn)、長碳鏈穩(wěn)定組分的轉(zhuǎn)化提供了有效的轉(zhuǎn)化途徑。實(shí)驗(yàn)獲得了正丁醇酯化及2-甲基呋喃酯化烷基化的聯(lián)立提質(zhì)的最佳反應(yīng)條件,即油/醇比1:1、2-MF添加量3g、催化劑添加量10%、反應(yīng)溫度110℃。最后,考察反應(yīng)醇類對(duì)生物油酯化烷基化聯(lián)立提質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)甲醇酯化烷基化聯(lián)立反應(yīng)對(duì)生物油酸值及粘度的降低效果最佳,分別降低了84.8%及89.0%;正丁醇提質(zhì)生物油的油溶性及水不溶性最佳。實(shí)驗(yàn)同時(shí)采用90℃蒸餾、減壓蒸餾、萃取實(shí)現(xiàn)了甲醇酯化烷基化提質(zhì)生物油中低分子量組分、水相組分、萃取相以及糖相的有效分離,獲得了高附加值化學(xué)品甲基-α-D-吡喃糖苷。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2748212