甘油选择性脱水制备丙烯醛工艺研究

论文摘要

丙烯醛是一种重要的有机化工原料及产品,具有广泛的用途。丙烯醛目前主要由丙烯空气氧化法生产。丙烯属石化资源,众所周知,石化资源正面临日益枯竭的危机。而天然甘油是糖类降解及生物转化的主要产物之一,为生物柴油和生物酒精生产过程中的主要副产物,含量约占生物柴油和生物酒精的10%左右,来源丰富,价格低廉。本论文探讨了一种由生物质资源-生物甘油选择性脱水制备丙烯醛的新工艺,该工艺可提高生物柴油副产物甘油的附加值,减低生物柴油的成本,促进生物柴油产业的发展。本文采用固定床管式反应器对甘油选择性脱水反应进行了测试研究,反应在常压和280-340℃温度下进行,一定浓度的甘油水溶液经恒流泵打入预热层气化后再在催化剂床层上发生脱水反应,反应产物经冷凝后流入收集器中,用GC-MS和GC进行定性定量分析。本文对甘油选择性脱水制备丙烯醛反应进行了较为系统地测试研究,制备了多种固体酸催化剂并进行了催化活性筛选,找出最优催化剂FeZSM-5（75）并采用单因素实验方法对其反应条件进行了寻优,结果表明在最优条件：空气流速为10ml·min-1、反应温度为320℃、液时空速（LHSV）为0.24h-1、甘油浓度为25wt%下,反应120h内,甘油转化率达100mol%,丙烯醛收率可达70mol%以上,并有10mol%左右的乙醛生成。同时,本文还考察了催化剂的使用寿命以及催化剂的再生,提出了可能的反应机理和失活机理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 甘油
• 1.2 丙烯醛
• 1.2.1 丙烯醛的应用
• 1.2.2 丙烯醛的生产方法
• 1.2.3 甘油脱水制丙烯醛反应研究发展状况
• 1.2.4 甘油选择性脱水的反应与失活机理
• 1.3 本课题的研究意义及主要研究内容
• 第2章 实验方法
• 2.1 实验仪器
• 2.2 实验试剂
• 2.3 实验装置
• 2.4 反应工艺
• 2.5 催化剂的制备
• 2.5.1 M-HZSM-5催化剂的制备
• 2.5.2 M-HY催化剂的制备
• 2.5.3 十二磷钨酸/三氧化二铝催化剂的制备
• 2.5.4 超强酸催化剂的制备
• 2.5.5 固体磷酸催化剂的制备
• 2.6 反应产物分析
• 2.6.1 反应产物的分析方法
• 2.6.2 反应产物的定量计算方法
• 2.7 催化剂的表征方法和条件
• 2.7.1 XRD
• 2.7.2 FT-IR
• 2.7.3 原子吸收
• 3-TPD'>2.7.4 NH₃-TPD
• 2-TPO'>2.7.5 O₂-TPO
• 第3章 实验结果与讨论
• 3.1 前言
• 3.2 催化剂的筛选
• 3.3 工艺条件的优化
• 3.3.1 空气作载气对对甘油脱水反应的影响
• 3.3.2 反应温度对甘油脱水反应的影响
• 3.3.3 液空时速（LHSV）对甘油脱水反应的影响
• 3.3.4 甘油浓度对甘油脱水反应的影响
• 3.4 催化剂的重复再生
• 3.5 甘油选择性脱水的反应机理推测
• 3.6 甘油选择性脱水的失活机理推测
• 2-TPO表征分析'>3.6.1 对活性降低催化剂的O₂-TPO表征分析
• 3.6.2 对催化剂失活机理的推测
• 3.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 产品的气相色谱图
• 致谢