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木质素液化轻组分调控催化加氢脱氧制燃料油

作　者: 赵明珠
导　师: 李广学
学　校: 安徽理工大学
专　业: 化学工艺
关键词: 木质素液化模型化合物加氢脱氧燃料油
分类号: TQ517.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

木质素广泛存在于自然界中,是一种非常有潜力和前景的可再生资源,本文对木质素液化制取燃料油进行研究,提高木质素的使用价值。本文以工业木质素为原料,首先分别选用不同的催化剂和溶剂对木质素进行高效液化,得到木质素最佳反应条件的液化产物,通过GC-MS分析产物的主要构成为取代苯和取代酚等,其次选用不同的模型化合物乙基苯和邻甲氧基苯酚进行催化加氢脱氧实验,对液化后轻馏分中不同基团的重整反应机理进行研究,分别得到烷基脱除和含氧基团脱除的的反应条件和路线,最后对木质素液化产物依次脱除烷基和甲氧基制得燃料油,实验结果表明：1、选用不同催化剂和溶剂,对木质素液化的工艺条件进行优化：在四氢萘30ml、0.9g HZSM-5(Si/Al=150)催化剂,反应温度为280℃,反应时间60min,初始氢压3MPa,搅拌速度800rpm的最佳工艺条件下,木质素液化的总转化率为70.11%,轻馏分的产率为55.73%；通过液体产物的GC-MS分析,轻馏分主要是由取代苯和取代酚构成。2、木素液化产物中,研究苯环侧链烷基脱除时选用乙基苯为模型化合物,在乙基苯20ml、四氢萘20ml、1.0gZSM-5(150)催化剂、初始氢压1MPa、搅拌速度400rpm、温度550℃、反应时间2.0h的条件下,乙基苯的转化率为65.33%、苯的收率和选择性分别为50.99%和78.05%。通过GC-MS分析产物中主要有苯、甲苯、乙基苯、联苯等。3、木素液化产物中,研究苯环含氧基团脱除选用邻甲氧基苯酚为模型化合物,在邻甲氧基酚20ml、5wt%的Pd/C催化剂0.040克,0.5wt%磷酸40ml,初始氢压5MPa,反应时间1h,反应温度225℃,搅拌速率400rpm。在此条件下,邻甲氧基酚转化率97.86%,甲醇选择性为9.82%,芳烃选择性为77.29%,含氧产物选择性为3.57%。通过GC-MS分析产物中主要含有环己烷、环己酮、环己醇、邻甲氧基环己醇等。4、木质素液化产物通过调控催化重整制备目标产物,产物通过GC-MS分析得,目标产物主要含有甲醇、环己烷、苯、甲苯、环己酮、环己醇等可直接作为燃料油使用的物质。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-13
引言  13-14
1 文献综述  14-25
  1.1 木质素概况及应用  14-17
    1.1.1 木质素简介  14-15
    1.1.2 木质素的应用及研究现状  15-17
  1.2 木质素液化的研究现状  17-20
    1.2.1 直接液化  17-18
    1.2.2 催化液化  18-19
    1.2.3 超临界液化  19-20
  1.3 木质素模型化合物基团脱除概述  20-23
    1.3.1 木质素模型化合物  20-21
    1.3.2 木质素模型化合物基团脱除的研究  21-23
  1.4 本课题研究目的及意义  23-25
    1.4.1 论文的研究意义  23
    1.4.2 研究构想  23-25
2 实验部分  25-33
  2.1 实验仪器及药品  25-26
    2.1.1 实验试剂  25
    2.1.2 实验仪器  25-26
  2.2 原料木质素的元素分析及工业分析  26-30
    2.2.2 原料木质素的红外光谱分析  27-28
    2.2.3 原料热重分析  28-30
  2.3 实验方法及计算方法  30-32
    2.3.1 木质素液化实验  30
    2.3.2 模型化合物加氢脱氧实验  30-31
    2.3.3 液化产物催化重整实验  31
    2.3.4 产率计算方法  31-32
  2.4 实验所用仪器及检测方法  32-33
3 木质素液化的影响因素  33-40
  3.1 木质素液化工艺的考察  33
  3.2 催化剂的影响  33-36
    3.2.1 催化剂及用量对木质素液化的影响  33-35
    3.2.2 催化剂种类影响  35-36
  3.3 溶剂种类的影响  36-38
  3.4 产物的表征及分析  38-39
  3.5 小结  39-40
4 液化轻组分重整的反应机理及模型化合物基团脱除的研究  40-58
  4.1 苯环上烷基脱除的研究  40-49
    4.1.1 烷基脱除反应的考察  40-45
    4.1.2 产物的表征及分析  45-48
    4.1.3 烷基脱除机理推测  48-49
  4.2 苯环上含氧基团脱除的研究  49-56
    4.2.1 含氧基团脱除反应的考察  49-55
    4.2.2 邻甲氧基酚含氧基团脱除产物的表征及分析  55-56
    4.2.3 邻甲氧基酚含氧基团脱除的机理推测  56
  4.3 小结  56-58
5 液化产物制燃料油的研究  58-60
6 结论与展望  60-62
  6.1 结论  60-61
  6.2 展望  61-62
参考文献  62-66
致谢  66-67
作者简介及论文发表情况  67

木质素液化轻组分调控催化加氢脱氧制燃料油

内容摘要

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