Превращение спиртов в алифатические углеводороды в присутствии гетерогенных катализаторов, содержащих наноразмерные моно- и биметаллические активные компоненты

• Автор: Чистяков, Андрей Валерьевич
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 143 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение 4

1. Литературный обзор 8

1.1. Обзор биотоплив 8

1.2. Химические свойства спиртов

1.3. Современные методы переработки глицерина

1.4. Синтетические топлива, получаемые из спиртов

1.5. Заключение

2. Экспериментальная часть

2.1 моно и биметаллические катализаторы для получения

алифатических углеводородов из спиртов

2.1.1. Промышленный алюмоплатиновый катализатор АП
2.2. Синтез моно и биметаллических катализаторов на основе металлокомплексных предшественников и уА0
2.2.1. Рсеодержащие катализаторы
2.2.2. Синтез Лесодержащнх биметаллических комплексов
2.3. Методы приготовления каталитических систем
2.4. Характеристика исходных реагентов
2.5. Описание экспериментальной установки и методики проведения эксперимента
2.6. Методика анализа продуктов
2.6.1. Хроматография
2.6.2 Хроматомассспектрометрия
2.6.3. Методика исследования состава олефинов
2.7. Методика обсчета
2.8. Исследование структуры и зарядового состояния
активных компонентов методами рентгеновской дифракции и спектроскопии РФА, РФЭС, X
2.8.1. Исследование кислотных свойств ТПД
2.8.2. Элементный Анализ
2.8.3. Рентгенофазовый анализ РФА
2.8.4. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия РФЭС
2.8.5. Рентгеновская абсорбционная спектроскопия X
3. Результаты и обсуждение
3.1. Сравнительное исследование акгивности широкого ряда катализаторов
3.2. Совместная переработка этанола с различными алифатическими спиртами
3.3. Каталитическая активность и селективность , содержащих систем
3.3.1 Генезис каталитически активных компонентов при
нанесении предшественников и предварительной
обработке
3.4. содержащие каталитические системы
3.4.1. Изучение физикохимических свойств рений
содержащих систем
3.5. Механистические аспекты
4. Заключение
Введение
Актуальность


В настоящее время выделяют два основных вида биотоплив биотоплива первого поколения и биотоплива второго поколения. На схеме 1 приведены исходное сырь, методы переработки и получаемые продукты для данных типов биогоплив. Схема I. Способы получения различных отпоили в и используемое сырь2. Биотоплива первого поколения. Биотопливами первого поколения являются биодизель и этанол. Сырьм для них являются сельскохозяйственные культуры богатые сахаром, крахмалом или масломпригодное для пищи сырь. На рисунке 1 представлены темпы потребления данных видов топлив за последние несколько лет. Рис. Как видно из рисунка, производство биотоплив развивается вс более и более быстрыми темпами. Наиболее востребованным является биодизель, потребность в котором увеличивается примерно на каждый год, потребление этанола также увеличивается, но по ряду причин, которые будут описаны ниже, данный вид топлива пока не так востребован. По прогнозам к году потребление биотоплив увеличится примерно ещ на треть. БИОДИЗЕЛЬ. В настоящее время в Европе наиболее распространнным биотопливом является биодизель. Биодизелем называют метиловые и этиловые эфиры жирных кислот. Таблица 1. Спецификация дизельного топлива на основе нефти и на основе биомассы. Л Гомогенный катализ. Процесс перерэтсрификации растительных масел и жиров осуществляется под действием щелочей КОН или ЫаОН6Ю, либо минеральных кислот серной, фосфорной или соляной в интервале температур 5С. В литературе довольно редко встречаются сведения о проведении процесса с гомогенным катализатором, можно выделить работу ,, где в качестве катализатора использовались в частности гуанидин и ряд прочих аминов. Процесс осуществляют в одну стадию, конверсия исходных триглицеридов достигает . Как видно из описания данный процесс не является экологически безопасным. Невозможна регенерация катализатора, конечную смесь продуктов необходимо разделять, проводить нейтрализацию катализатора, что влечт за собой большие объмы выбросов солей и ПЛВ, а также значительные расходы воды, которая в свою очередь нуждается в очистке. Более того, при реализации гомогенного катализа снижается чистота главного сопутствующего продукта глицерина, что влечт за собой стадии его очистки. Таким образом, дополнительные технологические стадии существенно увеличивают стоимость конечного биодизеля, что делает этот процесс экономически не выгодным. Следует отметить, что кислотный катализ применяется значительно реже основного. Это обусловлено меньшими скоростями реакции, что приводит к необходимости увеличения температуры реакции, увеличению доли катализатора в исходной смеси и увеличению соотношения метанола к маслу. Также образуется значительно большее количество побочных продуктов простых эфиров и эфиров глицерина. Б Гетерогенный катализ. В литературе довольно часто встречаются примеры такого способа проведения процесса, где в качестве катализатора используют тврдые основания или тврдые кислоты. Преимущества такою метода заключаются в возможности многократною использования катализатора, возрастает качество конечного биодизеля, также существенно уменьшаются затраты воды. В результате достигаются более высокие выходы метиловых или этиловых эфиров жирных кислот при условиях схожих с условиями гомогенного катализа. Основным недостатком процесса является необходимость дополнительной очистки биодизеля от примесей глицерина содержание глицерина не должно превышать 0,, а также последующей переработке или утилизации глицерина. В Биохимический метод. Данный метод интересен, прежде всего, с позиции экологической безопасности, он позволяет получать в мягких условиях наиболее чистый биодизель, из описанных выше методов. Используются как свободные бактерии, так и нанеснные на носигсльформы. Реже используют совместный катализ основаниями и бактериями. Основным ограничением для реализации данного процесса в промышленности является высокая стоимость производства бактерий. В этом направлении ведтся активный поиск по усовершенствованию существующих методов, с целью увеличения производства необходимых бактерий, практически, в чистом виде,. Г Некаталитический процесс.