甘油催化氢解合成丙二醇研究

论文摘要

生物柴油是当今能源开发利用的一个发展趋势,生物柴油产业的兴起使得甘油大量过剩,因此甘油的再利用成为科学界的一个研究热点,其中甘油催化氢解制备丙二醇受到了普遍关注,不仅实现了甘油的高值化利用,同时还提高了生物柴油产业的经济性和循环性。本文通过对Cu/Cr催化剂制备过程六个主要因素的考察研究,即Cu/Cr摩尔比、溶液沉淀pH值、老化温度、老化时间以及焙烧温度、焙烧时间,采用XRD、FT-IR、TG-DTA、BET等表征手段考察这些因素对铜铬催化剂催化性能的影响,研究结果表明,Cu/Cr催化剂的主要活性物质是CuCr2O4和CuO,在Cu/Cr摩尔比为0.5,溶液沉淀pH值55.5,老化温度4050℃,老化时间34h,焙烧温度300℃,焙烧时间34h的条件下制备出的催化剂催化性能最好,丙二醇收率达到了36%以上。本文通过对反应参数对甘油氢解反应影响的研究结果表明,在反应温度200210℃,氢压22.5MPa,催化剂用量8%10%（Wt%）,反应时间24h的条件下进行甘油氢解反应,丙二醇的收率最高,达到了46.08%;研究结果还发现,甘油含水量为10%时,丙二醇的选择性最高,达到了70.96%。本文通过向Cu/Cr催化剂中掺杂第三金属元素,对Cu/Cr催化剂进行改性,得出如下结论,在所掺杂的金属元素中,Mn、Ba的加入可以进一步提高丙二醇的选择性,在一定程度上增强了催化剂对甘油氢解反应的催化效果;掺杂金属Mn后,在Cu/Cr摩尔比0.5,MnO含量3%时,催化剂的催化活性最好;掺杂金属Ba后,在Cu/Cr摩尔比0.25,BaO含量在10%12%时,催化剂的催化效果最好,丙二醇选择性最高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 生物柴油副产甘油的生产及利用
• 1.1.1 甘油的性质及生产
• 1.1.2 甘油的利用
• 1.2 丙二醇的性质及生产
• 1.2.1 丙二醇的性质
• 1.2.2 丙二醇的生产
• 1.3 甘油催化氢解制备丙二醇的研究
• 1.3.1 甘油催化氢解制备丙二醇的机理
• 1.3.2 甘油催化氢解制备丙二醇的工艺
• 1.3.3 甘油氢解制备丙二醇催化剂的研究
• 1.4 本论文的研究目的及意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 仪器与试剂
• 2.2 催化剂的制备
• 2.2.1 Cu/Cr 催化剂的制备
• 2.2.2 改性Cu/Cr 催化剂的制备
• 2.3 催化剂反应性能评价
• 2.3.1 催化剂性能评价方法
• 2.3.2 产物分析计算方法
• 2.4 催化剂物化性质表征
• 2.4.1 XRD 晶相分析
• 2.4.2 傅里叶变换红外光谱分析（FTIR）
• 2.4.3 热重-差热分析（TG-DTA）
• 2.4.4 比表面积的测定
• 第三章 铜铬催化剂的制备、表征及性能研究
• 3.1 铜铬催化剂制备条件的筛选
• 3.2 铜铬催化剂制备条件对催化活性影响的研究
• 3.2.1 老化温度的影响
• 3.2.2 老化时间的影响
• 3.2.3 焙烧时间的影响
• 3.2.4 溶液沉淀pH 值的影响
• 3.2.5 焙烧温度的影响
• 3.2.6 Cu/Cr 摩尔比的影响
• 3.3 反应参数对甘油氢解反应的影响
• 3.3.1 反应温度和氢压的影响
• 3.3.2 反应时间的影响
• 3.3.3 催化剂用量的影响
• 3.3.4 甘油含水量的影响
• 3.3.5 反应参数优化
• 3.4 铜铬催化剂的表征
• 3.4.1 XRD 分析
• 3.4.2 FTIR 分析
• 3.4.3 TG/DTG 分析
• 3.4.4 BET 分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 铜铬催化剂改性与甘油氢解反应研究
• 4.1 第三金属组分的筛选
• 4.2 Mn 对Cu/Cr 催化剂改性的研究
• 4.2.1 相同Mn 含量不同Cu/Cr 摩尔比条件下的影响
• 4.2.2 相同Cu/Cr 摩尔比不同Mn 含量条件下的影响
• 4.3 Ba 对Cu/Cr 催化剂改性的研究
• 4.3.1 相同Ba 含量不同Cu/Cr 摩尔比条件下的影响
• 4.3.2 相同Cu/Cr 摩尔比不同Ba 含量条件下的影响
• 4.4 改性后催化剂的XRD 分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要