Превращение этанола и целлюлозы в углеводородные топливные компоненты в присутствии наноразмерных биметаллических катализаторов

• Автор: Чудакова, Мария Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. Литературный обзор.

1.1. Обзор биотоплив

1.2. Биоспирты в качестве компонентов топлив

1.3. Процессы и катализаторы получения биотоплив.

1.3.1. Цеолиты типа 2БМ5

1.3.2. МТв МеШапоБТоСазоНпе.

1.3.3. ЕТв ЕапоБТоОаяопе.

1.3.4. Восстановительная дегидратация спиртов ВДС

1.3.5 Катализ на наноразмерных частицах золота.

1.3.6. Превращение целлюлозы.
1.4. Заключение
2. Экспериментальная часть.
2.1. Используемые субстраты, носители, прекурсоры
2.2. Используемые катализаторы и методы их получения.
2.2.1. Опытнопромышленный палладийцинковый катализатор на основе ЦВМ
2.2.2. Методика приготовления моно и биметаллических катализаторов
2.3. Описание установок и методики проведения эксперимента.
2.3.1. Описание проточноциркуляционной установки и методики проведения восстановительной дегидратации этанола
2.3.2. Описание проточной микрокаталитической установки и методики проведения восстановительной дегидратации этанола
2.4. Определение состава продуктов.
2.4.1. Методом газовой хроматографии.
3.4.2. Методом хроматомассспектрометрии
2.4.3. Метолом ИКспектроскопии
2.4.4. Методика обсчта
2.4.5. Элементный анализ.
2.4.6. Методом ядерномагнитного резонанса.
2.4.7. С, Нанализ.
2.5. Изучение структуры катализаторов методами
2.5.1. ЕХАББ.
2.4.2. Электронной микроскопии.
2.5.3. Мессбауэровской спектроскопии
3.Результаты и их обсуждение
3.1. РсигпЦВМ в реакции восстановительной дегидратации этанола.
3.1.1. Изучение каталитических свойств Рс1гпЦВМ.
3.1.2. Изучение структуры Рс12пЦВМ
3.2. АиМАЬОз в превращении этанола
3.2.1 Разработка и изучение каталитической активности моно и биметаллических золотосодержащих катализаторов
3.2.2. Изучение взаимосвязи структуры и каталитической активности золотосодержащих катализаторов
3.3 Превращение целлюлозы с использованием наноразмерных металлсодержащих каталитических систем.
Результаты и выводы
Список литературы


Так, биогаз смесь метана и двуокиси углерода продукт конверсии различных органических веществ, в первую очередь отходов 2 биобутанол продукт конверсии биомассы с получением смеси бутанола, ацетона и этилового эфира биодизель продукт химического превращения растительных масел в метиловые или этиловые эфиры жирных кислот биоэтанол продукт ферментации крахмал и целлюлозосодержащего сырья. Биобутанол имеет ряд недостатков, главным образом связанных с организацией производства, его высокой себестоимостью и ограничениями в выборе подходящего сырья для синтеза. При производстве биобутанола образуется большое количество отходов, главным образом ацетона, утилизация которого в громадных объемах, сопоставимых с 1 количества потребляемого топлива, также нуждается в проработке. Недостатками биодизеля считаются высокая гигроскопичность и способность медленно растворять путепроводы, изготовленные из резины или пластмасс, кроме того, при производстве биодизеля образуется эквивалентное количество глицерина, рентабельная переработка которого находится в стадии научных исследований. В табл. Газообразные природные и спиртовые топлива, эфиры, водород не содержат серы, олефиновых и ароматических углеводородов, что делает их хорошей атьтернативой традиционным видам топлив с экологической точки зрения. Метанол может использоваться как в качестве самостоятельного топлива, гак и в качестве добавки к бензину. Однако, применение 0ого метанола ограничивается вследствие его высокой токсичности и агрессивности по отношению к конструкционным материалам. Важно отметить, что введение в бензин спиртов и их производных повышает октановое число бензина, однако допустимое количество добавляемых спиртов невелико. Так, ГОСТ Р. Всемирная топливная хартия вводят следующие количественные ограничения на добавления спиртов в автобензины метанола 3 об. Таблица 2. Плотность при 0, кгм5 00 00 5 9 2. Вязкое п. X, мм с 0,50,7 3,56,0 0, 1. ВСПЫШКИ 0 8 . Отношение СН 5. Содержание серы. Теплота сгорания стехиометрической смесиобъемная тсплопроизводмтельность. МДжм 3. Массовая тсплопро изводительностъ, МДжкг 2. Теплоемкость при X кДжкг град 2. Стехиометрическое количес тво воздуха, треб лля полного сгорания топлива, кгкг ,0. ПДКрз. МПа, б при К, в при С, г предельно допустимая концентрация паров в воздухе рабочей
Перспективными природными источниками биотоплива считаются древесина, морские водоросли, злаковые и другие крахмалсодержащие растения, а также масличные культуры. Другим, но не менее важным направлением, является переработка отходов сельского хозяйства, лесной и пищевой промышленности, а также торговых сетей, отходы которых имеют природное происхождение. В настоящее время основными видами горючего для моторов являются жидкие топлива, получаемые из нефти. Между тем, имеется другой, неисчерпаемый и возобновляемый источник энергетического сырья растительная биомасса. Биоэтанол может быть произведен из огромного числа сельскохозяйственных культур. Химическая реакция состоит в ферментативном гидролизе сахарозы с последующей ферментацией простых сахаров . Самым часто используемым сырьем для получения биоэтанола по этой технологии является кукуруза содержит от до крахмала. Сначала фермент инвертаза в дрожжах катализирует превращения сахарозы в глюкозу и фруктозу. Процесс ферментации тормозится образующимся спиртом. Современные микроорганизмы могут работать при повышенной концентрации этанола до , после требуется непрерывное удаление спирта из реакционной массы. Традиционно эта операция осуществляется путем дистилляции, затраты на которую повышают себестоимость продукции. Этанол также может быть получен методом каталитической переработки синтезгаза , с помощью ферментативного катализа, а также из древесины посредством анаэробных бактерий . Объем мирового рынка этанола в настоящее время достигает млрд. Из них около используется как добавка к моторному топливу, в химической промышленности и только около в пищевой. Лидерами в производстве топливного этанола являются Бразилия и США. В году в Бразилии стартовала Национальная спиртовая программа, в результате которой производство технического спирта выросло с 0 млн. В США в последние годы создается мощная индустрия производства топливного этанола в году в штатах функционировал завод по производству этилового спирта с общим производством ,9 млрд.