Исследование процессов каталитической деоксигенации модельных соединений бионефти

• Автор: Хромова, Софья Александровна
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 143 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Получение и облагораживание бионсфти продукта быстрого пиролиза биомассы

1.1. I Толучеиие бионефти.

1.2. Состав и свойства бионсфги.

1.3. Способы облагораживания бионефти

1.4. Выводы по обзору ли гературы и постановка задачи

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1. Реактивы

2.2. Методики приготовления катализаторов.

2.3. Тестирование катализаторов.

2.4. Анализ продуктов реакции
2.5. Физические методы исследования катализаторов
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЯ
3.1. Скрининг катализаторов декарбоксилироваиня в реакции с пенгановой кислотой
3.2. Активность и стабильность содержащих катализаторов в реакции декарбоксилирования пенгановой кислоты
3.3. Влияния воды на активность и стабильность катализаторов
3.4. Тестирование катализаторов декарбоксилирования в реакции с бионефгыо
3.5. Заключение.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ КАТАЛИЗАТОРОВ ГИДРОДЕОКСИГЕНАЦИИ
4.1. Активность i содержащих катализаторов в реакции гидродеоксигенации анизола
4.2. Гидродеокснгенация анизола на промышленных сульфидированных i и СоМоуАЬОз ка1ализаторах.
4.3. Активность никельсодержащих катализаторов в гидродеоксигенации модельных соединений бионефти.
4.4. Исследование i I катализаторов гидродеоксигенации.
4.4.1. Влияние соотношения i и на активность и селективность i I катализаторов.
4.4.2. Исследование i катализаторов методом рентгенофазового анализа .
4.4.3. Исследование КЧСиЛЬОз катализаторов методом температурно программируемого восстановления
4.5. Исследование уыойчивости носителей в кислой и водной среде
4.6. Активность i катализаторов гидродеокеигенации, приготовленных методом соосаждения.
4.7. Влияние носителей на активность i катализаторов в реакции гидродеокеигенации анизола
4.8. Тестирование катализаторов в реакции гидродеокеигенации бионефти
4.8.1 Активность i катализаторов в гидродеокеигенации бионефти
4.8.2 Исследование физикохимических свойств серии i катализаторов после реакции гидродеокеигенации бионефти.
4.8.3 Влияние носителей на активность i катализаторов в реакции гидродеокеигенации бионефти.
4.9. Заключение.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Пиролиз, наряду с прямым сжиганием и газификацией, является эффективным методом термической переработки биомассы, а также промышленных и бытовых отходов. Процесс пиролиза проводя в инертной атмосфере при относительно низких температурах 0 0 С В зависимости ог хсловий проведения процесса продуктами его могут быть жидкие, газообразные и твердые вещества в различных соотношениях. Биомасса Сг жидкая органическая фаза СО СО2 Н2О СИ. Твердые продую ы пиролига представляют собой углистые вещества, выход их можа достигать масс, при медленном пиролизе либо карбонизации. При высокоIемпературном быстром пиролизе можно получать газообразные продукты с выходом до масс. Наибольший интерес вызывают жидкие продукт пиролиза, поскольку они обладают высокой энергетической плотностью и могут быть использованы после определенной обработки в качестве жидких моторных юплнв пли добавок к моторным топливам они рассматриваются как возобновляемое альтернативное нефти и газу топливо. Кроме того, жидкие продут ы пиролиза могут быть использованы для получения химических продуктов 2, 3. Высокий выход жидких продуктов пиролиза, называемых также бионефтыо, при быстром пиролизе обеспечивается термоударом скорость нагрева С сек и болсс, малым временем контакта от 0 мсек до I сек и быстрым охлаждением продуктов пиролиза. Указанные условия позволяют добиваться минимального выхода твердых продуктов. Основные параметры наиболее распространенных современных технологий пиролиза представлены в Таблице 1. Таблица 1. Метод быстрого пиролиза позволяет получить из биомассы жидкость, которую легче хранить и транспортировать, и которая имеет большую волюмометрическую энсргсшческую емкость, чем сама биомасса. Элементный состав получаемых в процессе быстрого пиролиза жидких продуктов незначительно отличается от состава исходной биомассы. Бионефть представляет собой сложную многокомпонентную смесь более 0 различных органических соединений 5 алифатических и ароматических спиртов, эфиров, кетонов, карбоновых кислот и др. Рисунок 1. Структурная формула фрагмента целлюлозы б. Гемицеллюлоза представляет собой разветвленные полисахариды, в основном построенные ИЗ звеньев СО4 с более короткими, чем у целлюлозы, цепочками. Ароматическая структура лигнина состой г из комбинации фенилпропановых структурных единиц, которые связаны друг с другом посредством эфирных и углеродуглсродных связей Рис. Из функциональных групп в лигнине преобладают метоксильные и фенольные. Рисунок 1. Фрагмент структуры хвойного лигнина 7. По составу бионефть существенно отличается от традиционных топлив и не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к жидким моторным топливам. Она имеет более низкую калорийность, чем дизельное топливо, высокую вязкость и кислотность, а также нестабильна при хранении и склонна к полимеризации 8. Высокая кислотность и,
ГН. Все эти свойства обусловлены высоким содержанием кислорода см. Табл. Однако, жидкость, полученная при пиролизе растительной биомассы, имеет и некоторые преимущества перед нефтью, к ним относится чрезвычайно низкое содержание в ней серы и азога 8. Таблица 1. Элементный состав и свойства тяжелого нефтяного топлива и бионефти, полученной при пиролизе древесины . Влажность, вес. Элементный состав, вес. Н 5,5 7. Зольность, масс. В Таблице . С и временах контакта 1 2 сек. Из шблицы видно, что основными компонентами бионефти являются водорастворимые сахара, карбоновые кислоты, спирты, альдегиды и кетоны. Более подробные данные по содержанию основных компонентов в органической фазе продукта пиролиза древесины сосны представлены в Таблице 1. Таблица 1. Состав бионефти, полученной при пиролизе древесины сосны обыкновенном. Соединения Содержание, масс. Кислоты, спирты 7. На Рис. СНСНСЩ М. ЗУ
М
СИ, ТЭ
ЧуСНОН
о
О. СО СЩСНСЩ
а. Рисунок 1. Кислородсодержащие соединения, входящие в состав бионефти . Таблица 1. Содержание основных компонентов органической фазы бионефти, полученной при пиролизе древесины сосны . Соединение Относительное содержание, вес. Как видно из Таблицы 1. Кроме того, практически все функциональные группы заместители содержат в своем составе атомы кислорода.