本文關(guān)鍵詞：原位供氫條件下以糠醛為生物油模型化合物的加氫脫氧研究　出處：《中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 供氫試劑 生物油 糠醛 2-甲基呋喃 加氫脫氧

【摘要】：隨著能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)峻,尋找和開(kāi)發(fā)新的可持續(xù)的綠色能源迫在眉睫。生物質(zhì)由于其來(lái)源廣、儲(chǔ)量大、成本低、可再生、CO2零貢獻(xiàn)等優(yōu)勢(shì)而獲得了各國(guó)的大量研究,同時(shí)由于其是唯一可提供碳源的可再生能源,故可用于生產(chǎn)平臺(tái)化合物。生物質(zhì)熱解技術(shù)可以高產(chǎn)率的獲得生物油,但是所得的生物油由于成分復(fù)雜、含氧量高、不穩(wěn)定、熱值低、酸性高而限制了其進(jìn)一步應(yīng)用,需要進(jìn)一步處理。加氫脫氧技術(shù)由于液相收率高、脫氧程度大可用于生物油的提質(zhì),但是傳統(tǒng)的加氫脫氧技術(shù)需要大量的外部氫氣供給,給操作、運(yùn)輸、存儲(chǔ)都帶來(lái)了一定的安全風(fēng)險(xiǎn),且往往氫氣利用率低,故本論文利用供氫試劑替代傳統(tǒng)H2,通過(guò)原位加氫脫氧技術(shù)來(lái)研究生物油的提質(zhì)轉(zhuǎn)化。通過(guò)以糠醛為生物油模型化合物的研究發(fā)現(xiàn),糠醛是一種非常不穩(wěn)定的物質(zhì),其水溶液在140℃就開(kāi)始結(jié)焦,而通過(guò)向其中添加醇溶劑可以有效地抑制結(jié)焦現(xiàn)象,而甲醇的水溶液又正好是良好的供氫試劑。故以甲醇的水溶液為反應(yīng)體系,考察了兩類(lèi)催化劑:金屬氧化物(Fe2O3、ZnO、NiO、CuO)和負(fù)載型金屬催化劑(Pd、Pt、Ru、Cu、Fe、Ni)催化糠醛轉(zhuǎn)化的活性,發(fā)現(xiàn)金屬氧化物對(duì)該反應(yīng)體系基本沒(méi)有催化活性,對(duì)于負(fù)載型金屬催化劑,不同的金屬表現(xiàn)出的催化性能不一樣:Pd有很高的脫羰基能力,產(chǎn)物中呋喃產(chǎn)率達(dá)81mol%;Pt,Ru,Ni的催化性質(zhì)類(lèi)似,都對(duì)呋喃環(huán)和側(cè)鏈羰基有催化活性,但Pt的催化活性更強(qiáng),Ni其次,Ru最弱;Cu的催化活性低,但主要催化側(cè)鏈羰基的還原;Fe基本沒(méi)有表現(xiàn)出催化能力。以廉價(jià)的Ni為活性金屬,通過(guò)對(duì)不同載體的考察(Al2O3、SiO2、MCM-41、SBA-15、ZSM-5)發(fā)現(xiàn)具有較大孔徑和較多酸性位的介孔材料更有利于糠醛的轉(zhuǎn)化以及呋喃和2-甲基呋喃的生成。對(duì)不同的反應(yīng)條件的考察發(fā)現(xiàn):升高溫度有利于糠醛的轉(zhuǎn)化,但產(chǎn)物以脫羰基生成的呋喃為主;增加Ni的負(fù)載量,糠醛的轉(zhuǎn)化率提升不大,但是四氫呋喃的產(chǎn)率顯著增加;增加甲醇的添加量,對(duì)糠醛的轉(zhuǎn)化率影響也不大,但是可以顯著地增加2-甲基呋喃的產(chǎn)率,推測(cè)甲醇除了以H2的形式供氫外,也以質(zhì)子H的形式供氫;通過(guò)對(duì)反應(yīng)時(shí)間的研究,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)主要發(fā)生在前4個(gè)小時(shí),隨后,糠醛的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物分配逐漸穩(wěn)定。并基于該反應(yīng)體系,對(duì)模型生物油進(jìn)行了原位加氫脫氧研究,發(fā)現(xiàn)除苯酚外,其他物質(zhì)均能高效地轉(zhuǎn)化,有利于提高生物油的熱值和穩(wěn)定性。當(dāng)以甲酸為供氫試劑時(shí),結(jié)合Ni金屬的高活性和Cu金屬對(duì)側(cè)鏈羰基的高選擇性,合成了雙金屬Ni-10%Cu/Al2O3催化劑,發(fā)現(xiàn)金屬Ni的加入改變了催化劑的晶粒尺寸和分散度,同時(shí)出現(xiàn)了 Ni-Cu合金態(tài)。Ni-Cu雙金屬催化劑對(duì)糠醛表現(xiàn)出了高催化活性和還原側(cè)鏈羰基的高選擇性,推測(cè)這主要是由于Ni本身具有的高內(nèi)在活性以及Cu對(duì)于糠醛在催化劑表面的吸附構(gòu)型的改變。同時(shí)在異丙醇為溶劑的反應(yīng)體系中,異丙醇除了作為反應(yīng)介質(zhì)外,其本身還可以作為供氫試劑以質(zhì)子H的形式通過(guò)轉(zhuǎn)移加氫過(guò)程參與到糠醛側(cè)鏈羰基的還原過(guò)程中去,但發(fā)現(xiàn)這種供氫方式對(duì)羰基的加氫很有作用,但是對(duì)隨后的氫解作用不大,需要借助于更強(qiáng)的甲酸供氫。在經(jīng)過(guò)7h的反應(yīng)后,糠醛的轉(zhuǎn)化率能夠達(dá)到100mol%,同時(shí)2-甲基呋喃的產(chǎn)率達(dá)92mol%。
[Abstract]:Biomass pyrolysis technology is a very unstable substance . Because of its complex composition , high oxygen content , low cost , renewable energy and zero contribution of CO2 , it has been found that furfural is a very unstable substance . Ni - Cu bimetallic catalyst was used as the active metal . The yield of 2 - methylfuran was 92 mol % .

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TE667

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王麗紅;柏雪源;易維明;孔凡霞;李永軍;何芳;李志合;;玉米秸稈熱解生物油特性的研究[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2006年03期

2 王賢華;陳漢平;羅凱;楊海平;張世紅;;提高生物油穩(wěn)定性的方法[J];化工進(jìn)展;2006年07期

3 ;秸稈煉成生物油[J];中國(guó)農(nóng)村科技;2006年07期

4 ;利用秸稈“提煉”生物油[J];中國(guó)·城鄉(xiāng)橋;2006年07期

5 王鳳e，

本文編號(hào)：1389963