甘油氢解联产乙二醇和甲醇的探索性研究

论文摘要

生物柴油由于具有可再生、环保和安全等优点,被公认为是一种优质的石化燃料替代品,但是在生物柴油的生产过程中副产的大量甘油已经成为阻碍其发展的重要因素。如何有效地利用所产生的甘油,增加整个生物柴油产业的经济效益成为了广大研究者们努力地目标。本论文旨在利用生物质甘油加氢裂解联产乙二醇和甲醇。首先,分别采用理想状态方程和PR方程对甘油加氢碳碳键断裂联产乙二醇和甲醇的热力学进行计算。结果表明,采用理想状态方程时,该反应的最优温度为400K左右,最优压力约为3MPa。采用PR方程时最优温度提高到500K,而最优压力没有变化。同时也分析了原料中甘油与氢气的摩尔比和甘油水溶液的浓度对甘油的转化率和乙二醇、甲醇收率的影响。通过制备Pt基催化剂和Ni-W2C基催化剂,并在间歇反应釜装置中进行了考评,对这两种催化剂的制备方法进行了优化,并采用析因实验法探索适宜的反应条件。研究结果表明,Pt/Al2O3催化剂中不同Pt负载量对催化剂催化性能有较大的的影响,在Pt的负载量为2.5%时,甘油转化率为64.8%,乙二醇和甲醇的收率分别为31.6%和33.2%。对于Ni-W2C/AC催化剂,当Ni的负载量为2%时,甘油的转化率高达85.1%,乙二醇的收率为64.0%,甲醇的收率为21.1%,在甘油的转化率和乙二醇的收率方面较Pt/Al2O3催化剂有较大的提高。最后基于Ni-W2C/AC催化剂,考察了反应时间、反应温度、反应压力、搅拌桨的转速和Ni含量对本实验的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 主要研究内容及目的
• 1.3 课题来源
• 第2章 文献综述
• 2.1 生物柴油的副产物—甘油
• 2.2 碳氢键的断裂—生产氢气
• 2.3 碳氧键的断裂—生产丙二醇和环氧氯丙烷
• 2.3.1 生产丙二醇
• 2.3.2 生产环氧氯丙烷
• 2.2 碳碳键的断裂—生产乙二醇及甲醇
• 2.2.1 乙二醇主要生产方法
• 2.2.2 甘油氢解制乙二醇
• 2.2.3 甘油加氢制甲醇
• 2.2.4 甘油加氢碳碳键断裂机理方面研究
• 2.3 本论文研究的工作思路
• 第3章 热力学分析
• 3.1 模型的选取
• 3.2 模型的建立
• 3.3 计算结果
• 3.3.1 反应的平衡常数
• 3.3.2 反应的最优温度和最优压力
• 3.4 对估算结果的讨论
• 第4章 实验方案
• 4.1 实验原料与化学试剂
• 4.2 实验仪器
• 4.3 催化剂的制备
• 4.3.1 活性组分
• 4.3.2 催化剂载体
• 4.3.3 制备方法
• 4.4 实验流程
• 4.5 分析方法
• 4.6 产物分析与计算
• 4.7 催化剂的表征方法
• 4.7.1 低温氮吸附（BET）
• 4.7.2 X-射线衍射（X-Ray Diffraction,XRD）分析
• 第5章 釜式反应器的实验结果
• 5.1 催化剂制备及初步筛选
• 5.1.1 活性组分用量对催化剂的影响
• 5.1.2 不同载体对催化性能的影响
• 5.1.3 碳化钨催化剂中镍的促进作用
• 2C/AC催化剂的工艺条件的研究'>5.2 基于Ni-W₂C/AC催化剂的工艺条件的研究
• 5.2.1 反应时间
• 5.2.2 反应温度
• 5.2.3 反应压力
• 5.2.4 转速
• 5.2.5 Ni含量
• 5.3 小结
• 第6章 催化剂的表征
• 6.1 低温氮吸附（BET）
• 6.2 X-射线衍射（X-Ray Diffraction,XRD）分析
• 第7章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢