Конверсия этанола на цеолитных катализаторах

• Автор: Иса Юсуф
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Биотопливо, виды и источники.

1.1.1. Целлюлоза и лигнин.

1.1.2. Производство биодизеля

1.1.3. Другие направления конверсии растительных масел.

1.1.4. Производство этанола

1.2. Способы вторичной переработки биоэтанола

1.2.1. Синтез этилена

1.2.2. Синтез этилацетата

1.2.3. Синтез уксусной кислоты.
1.2.4. Синтез диэгилового и других простых эфиров
1.2.5. Переэтерификация растительных масел этанолом
1.2.6. Синтез бутадиена
1.2.7. Этилирование бензола и других ароматических соединений
1.3. Одностадийный синтез углеводородов из этанола.
1.3.1. Обзор научной литературы
1.3.2. Обзор патентной литературы
1.3.3. Общие закономерности процесса конверсии этанола в жидкие углеводороды.
Глава 2. Экспериментальная часть.
2.1. Методика подготовки образцов высококремнеземных цеолитов
2.2. Методика приготовления декатионированных цеолитов.
2.3. Методика приготовления промотированных цеолитных катализаторов.
2.4. Физикохимическое исследование свойств катализаторов
2.5. Методика исследования кислотных свойств синтезированных катализаторов
2.6. Методика определения адсорбционных свойств цеолитных катализаторов
2.7. Методика исследования процесса конверсии этанола на цеолитных катализаторах
2.8. Методика гидрирования жидких углеводородных продуктов.
2.9. Методика анализа продуктов конверсии и гидрирования этанола и обработки данных.
Глава 3. Результаты и их обсуждение
3.1. Физикохимические свойства синтезированных цеолитных катализаторов
3.2. Кислотные свойства синтезированных цеолитных катализаторов
3.3. Изучение адсорбционных свойств цеолитных катализаторов
3.4. Исследование процесса конверсии этанола на цеолитных
3.4.1 Исследование влияния структурообразующих веществ.
3.4.2. Исследование конверсии этанола на катализаторах с разными силикатными модулями.
3.4.3. Изучение влияния добавки оксидов на активность катализаторов конверсии этанола
3.4.4. Изучение влияния объемной скорости в процессе конверсии биоэтанола.
3.4.5. Изучение влияния температуры на конверсию этанола
3.4.6 Изучение влияния воды на конверсию этанола
3.5. Изучение конверсии других веществ на цеолитных катализаторах.
3.5.1. Изучение конверсии этилена на цеолитных катализаторах
3.5.2. Изучение превращения гептана и н декана на цеолитных катализаторах.
3.5.3. Изучение конверсии бензола на цеолитных катализаторах
3.6. Гидрирования продуктов конверсии биоэтанола
3.7. Описание технологической схемы установки комплексной переработки этанола.
3.7.1.Получение олефинов
3.7.2. Получение углеводородов бензинового ряда.
Список литературы


Кроме того, имеют место специфические недостатки, связанные с побочными продуктами, относительными скоростями процессов и со сложностью выращивания той или иной биологической культуры. Целлюлоза и лигнин. Лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза являются главными составляющими древесины, стеблей, корневищ и шелухи злаковых, масличных и многих других растительных культур. Па использовании целлюлозы базируется производство различных видов бумажной продукции. Лигнин является крупнотоннажным отходом данного производства. Все вышеупомянутые вещества это природные полимеры различного строения. Целлюлоза является полисахаридом, состоящим из мономеров глюкозы, гемицеллюлоза сложный полисахарид основным компонентом которого является ксилоза, а лигнин представляет собой сложную трехмерную структуру, состоящую из различных алкилароматических спиртов, кислот и эфиров. Пути переработки целлюлозы и гемицеллюлозы принципиально одинаковы, в связи с чем, в дальнейшем, под термином целлюлоза будут подразумеваться все подобные нерастворимые полисахариды. Составляющие древесины можно использовать как твердое топливо, однако эффективность их сжигания, также как и сжигания древесины невелика, а количество выделяющихся при этом токсичных веществ во много раз превышает отработанные пути сжигания нефтяных фракций. Перспективными путями переработки целлюлозы считаются газификация, пиролиз, ожижение и гидролиз. Газификация это универсальный метод подходящий практически для любого углеродсодержащего сырья. Суть его состоит в реакции исходного сырья с кислородом, воздухом иили водяным паром, а основными продуктами являются монооксид углерода и водород. КПД за счет более эффективного сжигания, а также снижение вредных выбросов. ФишераТропша, и последующего производства жидких топлив. Несмотря на ряд преимуществ, главным из которых является универсальность метода, существует и ряд недостатков, таких как многостадийность, сложность с транспортировкой сырья и полупродуктов, высокое энергопотребление в случае газификации с водяным паром и, как следствие, большие капиталовложения. Рисунок. Гидротермальная конверсия биомассы 4. Существует несколько направлений гидротермальной конверсии биомассы. На рис. При низкой
температуре и давлении главным продуктом является высококачественный уголь. Повышение давления и температуры приводит к образованию углеводов и масла, сопровождающихся выделением водорода. Применение более жестких условий приводит к появлению метана и выделению водорода. Высокотемпературную конверсию биомассы можно условно разделить на процессы получения водорода и мегана. К процессам газификации примыкают процессы пиролиза и ожижения древесины, протекающие при ее нагревании в инертной атмосфере или в атмосфере водорода. В ходе такой обработки рвутся многочисленные связи, удерживающие мономеры в составе полимера. При небольших температурах 00С, помимо газообразных углеводородов, в этом процессе образуется большое количество смол, поскольку фенольные и альдегидные группы получающихся мономеров вторично реагируют между собой. Данные смолы, как правило, представляют собой трудно разлагаемые соединения и перерабатываются при помощи высокотемпературной газификации. Жидкая, несмешивающаяся с водой фракция, получаемая при ожижении древесины, называется биомаслом. Состав его варьируется в зависимости от используемого сырья и условий, однако основными его компонентами являются органические кислоты, альдегиды, терпеновые спирты и их эфиры. Данная фракция может использоваться как дизельное топливо очень низкого качества, для улучшения которого ее облагораживают. Этот процесс, как правило, проводят на цеолитных катализаторах в условиях близких к облагораживанию тяжелых нефтяных фракций. Тем не менее, несмотря на многочисленные сложности в аппаратурном оформлении, процессы пиролиза и ожижения считаются перспективными изза большого количества достаточно дорогостоящих продуктов растительного происхождения, искусственный синтез которых представляет сложную задачу. С другой стороны, перспектива их использования для крупнотоннажного производства топлива маловероятна изза дороговизны процессов получения водорода и сложностей в аппаратурном оформлении.