生物质甘油制备1，2-丙二醇的研究

论文摘要

生物柴油作为一种具备各种优点的生物质能源,近年来得到了大力的发展,但是却导致了副产物甘油相对过剩问题,解决甘油的利用问题是提高生物柴油产业经济性的一个关键。本文就生物质甘油利用的一种重要途径——甘油转化生成1,2-丙二醇的反应进行了研究,重点考察了两步法反应路线,包括催化剂的制备与评估以及各相关因素的优化分析,另外还对甘油的利用新途径——甘油基调和燃油进行了探索性研究。本文主要的工作内容包括:（1）采用溶胶-凝胶法制备了Cu-Ce和Cu-Zn-Al催化剂,运用TG/DTA、XRD、TEM等方法进行了表征,结果表明所制得催化剂由超细纳米微粒构成,具有均匀的形状和粒度分布,其主要成分为对应的各金属氧化物;考察了所得催化剂对甘油脱水生成羟基丙酮反应所具有的催化活性,并分析优化了各相关因素,结果表明使用Cu-Ce（1:1）催化剂,当催化剂浓度为0.06g·mL-1时,以20g初始pH=8的wt90%甘油水溶液为反应原料,在200℃温度0.096MPa压力条件下,羟基丙酮的产率达到83.4%;使用浓度为0.06g·mL-1经500℃煅烧过的Cu-Zn-Al（1:2:2）催化剂,以20gwt90%甘油水溶液作为反应原料,在200℃温度0.096MPa压力条件下,羟基丙酮的产率达到74.8%。（2）考察了骨架Ni、Pd/C、Cu-Ce、Cu-Cr、Cu-Zn-Al、Co-Cr等对羟基丙酮加氢反应的活性,结果表明所试验的各催化剂均有良好的催化活性,其中骨架Ni相对于其他催化剂活性更高;研究了反应各条件的影响,结果表明低温高压条件对羟基丙酮加氢生成1,2-丙二醇有利,过长的反应时间,过高的催化剂浓度和羟基丙酮原料的浓度均能促进其副反应的发生,不利于目标产物的生成。（3）尝试将甘油氢解生成的甘油基醇类混和物与汽油调和作为燃油开发利用,结果表明甘油基调合燃油能够提供可观的热值,且具有良好的稳定性,引入QSPR方法对甘油基醇类混和物与汽油的溶解性进行了模拟、预测,结果表明QSPR方法能成功预测甘油基醇类混和物所能溶解的饱和汽油量,是甘油基调和燃料进一步研究的有力手段。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 生物柴油及其副产品甘油的相对过剩
• 1.2 甘油的综合利用
• 1.3 甘油的高附加值衍生物
• 1.3.1 1,2-丙二醇
• 1.3.2 1,3-丙二醇
• 1.3.3 环氧氯丙烷
• 1.3.4 二羟基丙酮
• 1.3.5 聚羟基脂肪酸酯
• 1.4 甘油制备1,2-丙二醇研究
• 1.4.1 甘油制1,2-丙二醇一步法研究
• 1.4.2 甘油制1,2-丙二醇两步法研究
• 1.5 选题依据和研究内容
• 1.5.1 选题依据和研究意义
• 1.5.2 研究内容及创新点
• 第二章 甘油反应蒸馏催化制备羟基丙酮
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂和仪器
• 2.2.2 催化剂制备
• 2.2.3 催化剂表征
• 2.2.4 甘油脱水制备羟基丙酮
• 2.2.5 产物分析
• 2.3 催化剂表征结果与分析
• 2.3.1 Cu-Ce 催化剂的表征结果与分析
• 2.3.2 Cu-Zn-Al 催化剂的表征结果与分析
• 2.4 催化剂活性评价结果与分析
• 2.4.1 Cu-Ce 催化剂的考察
• 2.4.2 Cu-Zn-Al 催化剂的考察
• 2.5 小结
• 第三章 羟基丙酮加氢制备1,2-丙二醇的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂和仪器
• 3.2.2 催化剂的制备
• 3.2.3 催化剂的表征
• 3.2.4 羟基丙酮催化加氢反应
• 2.2.5 产物分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 催化剂表征结果与分析
• 3.3.2 各催化剂效果比较
• 3.3.3 反应条件的考察
• 3.4 小结
• 第四章 粗甘油氢解制备甘油基调和燃料
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 溶解性测试
• 4.2.2 其它各性质测试
• 4.3 模拟
• 4.3.1 QSPR 方法简介
• 4.3.2 拓朴指数的建立
• 4.3.3 线性拟合
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 溶解性
• 4.4.2 热值
• 4.4.3 稳定性
• 4.4.4 模拟
• 4.5 小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 详细摘要