超临界甲醇中D-(-)-阿拉伯糖催化液化研究

以CuO-ZnO/Al2O3复合氧化物为催化剂,采用间歇式高温高压反应釜,超临界甲醇为液化介质,对半纤维素D-(-)-阿拉伯糖进行催化液化研究.考察了反应温度、反应时间、催化剂用量、甲醇填充率对D-(-)-阿拉伯糖转化率的影响.同时采用正交试验进行优化.结果表明:当反应温度320 ℃,反应时间30 min,催化剂用量100%、甲醇填充率40%,此工艺条件下D-(-)-阿拉伯糖转化率为99.98%.通过GC-MS分析了D-(-)-阿拉伯糖液化产物,检测分析表明,其液化产物成分复杂,主要有:酯类、醇类、酮类.     

超临界甲醇中CuO-ZnO/Al_2O_3催化微晶纤维素的液化研究

在超临界甲醇中使用CuO-ZnO/Al_2O_3复合氧化物催化液化微晶纤维素,考察了反应温度、反应时间、催化剂用量、甲醇填充率对微晶纤维素转化率的影响,并通过正交实验确定其最佳反应条件:反应温度280℃,反应时间90 min,催化剂用量125%、甲醇填充率60%.通过FT-IR和GC-MS对其催化液化产物进行分析,结果表明在超临界甲醇中,微晶纤维素主要发生热解与醇解反应,纤维素大分子分解形成小分子化合物,添加催化剂可促进小分子化合物脱水并进行加氢重整,得到C_2~C_7醇类为主要液化产物.     

蓝藻在超临界乙醇中液化反应动力学的研究

 采用高温高压反应釜,对蓝藻在超临界乙醇中的液化进行研究.考察了反应温度、反应时间、料液比等对蓝藻液化转化率的影响.研究表明,当反应温度270℃,反应时间40 min,蓝藻原料质量与乙醇体积比为1 g/15mL时,其液化转化率可达86.6%.采用模型法对蓝藻在超临界乙醇中液化反应动力学进行研究.动力学计算表明,该液化反应的表观活化能为50.793 kJ/mol,频率因子为3 437.16.     

亚/超临界乙二醇中沙柳的液化工艺研究

在亚/超临界乙二醇体系中,以碳酸钠作为催化剂,利用正交试验和单因素方法对沙柳进行了液化实验,考察了反应时间、反应温度、催化剂用量、液固比以及沙柳的粒度对液化反应的影响。采用红外光谱,热重等手段分析了随着反应时间的增加,液化产物成分和液化残渣的变化。结果表明:①反应温度对液化有显著的影响,反应时间、催化剂用量、液固比以及沙柳粒度也有不同的影响;②沙柳液化适宜的工艺条件为:反应温度372.7℃,反应时间为15 min,乙二醇体积为60 mL,沙柳质量为5 g,催化剂质量为0.6 g时的液化率为98.56%;③对液化产物和固体残渣做红外分析,在达到反应时间10 min后的液化液体产物和固体残渣的峰型都没有大的变化,说明液化过程中沙柳组分中的半纤维素和木质素首先发生降解,并且残渣中仍存有纤维素,产物成分不会随着反应时间的延长而改变,且液化产物结构复杂,主要含有醇、醛、酯、酚类、芳烃等;④对沙柳固体残渣做热重分析知,半纤维素在反应时间为15 min时达到全部降解。纤维素的含量随着反应时间的延长有降低的趋势,说明延长反应时间会促进纤维素的降解。     

沙柳在混合供氢溶剂中的液化工艺及产物特性

 采用单因素和正交实验, 考察了沙生灌木沙柳在苯酚和四氢萘混合供氢溶剂中液化的反应时间、反应温度、催化剂用量、苯酚用量和四氢萘用量等工艺参数对液化产物残渣率的影响, 得到沙柳在混合溶剂中的最优化工艺是: 反应温度120℃, 反应时间2 h, 催化剂(98%的浓硫酸)1 mL, 苯酚15 g, 四氢萘5 mL, 此条件下的液化率可达97.51%。各因素影响次序为: 反应温度> 反应时间> 催化剂用量> 四氢萘用量> 苯酚用量。不同反应时间下的沙柳液化液体产物红外谱图表明, 在反应时间30 min 前产生新峰, 在30 min 后谱图特征相同; 固体残渣红外谱图表明, 沙柳组分中的木质素和半纤维素首先发生了降解, 木质素结构单元中的酚醚键断裂先于木质素芳香核之间的碳碳键的断裂, 且液化反应的最终固体残渣中含有吡喃糖环和缔合羟基; 液化固体残渣热重分析表明, 产物中的有机质随液化的进行逐步减少, 且热分解反应分为2 个阶段, 表现出明显的阶段性。     

沙柳醇解液化工艺研究

 随着煤、石油、天然气等不可再生资源的逐渐消耗及环境问题的日益恶化,通过可再生生物质资源生产液体燃料和有机化学品的研究日益受到青睐.本研究以硫酸为催化剂,乙醇为溶剂,充分利用内蒙古丰富的生物质资源沙柳,对其进行醇解液化.考察溶剂浓度、反应温度、沙柳用量、催化剂用量等因素对液化率的影响,通过正交实验找出较优液化条件.当溶剂为无水乙醇、液料比(mL:g)为60:1、反应温度为170℃、硫酸浓度为0.06 mol/L、反应时间为2 h 时,沙柳的液化效果最好,液化率达90.94%.     

无水三氯化铁催化合成对叔丁基苯甲酸甲酯

以对叔丁基苯甲酸和甲醇为原料 ,无水三氯化铁作催化剂 ,采用蒸馏分水工艺 ,回流温度下合成对叔丁基苯甲酸甲酯。讨论了催化剂用量、反应时间、醇酸摩尔比等因素对反应转化率的影响。最佳反应条件为 :n(甲醇 )∶n(对叔丁基苯甲酸 ) =5∶1,催化剂用量 8.4 % (相对于对叔丁基苯甲酸 ) ,反应时间为 3小时 ,反应温度为回流温度 ,产品转化率为 92 .5 %。经沸点测定、折光率测定予以确证     

基于均匀设计的生物柴油最优制备工艺参数研究

以均匀设计法安排试验,对大豆油在酯交换反应下制备生物柴油的工艺进行了研究.为获得最优制备工艺参数,考查了n(醇)∶n(油)(3∶1～8∶1)、催化剂质量分数(0.4%～1.4%)、反应温度为(45～70℃)、反应时间(40～140min)及其交互作用对生物柴油产率和原料转化率的影响.结果表明:n(醇)∶n(油)、催化剂用量可显著地影响生物柴油的产率和原料转化率.同时甲醇与反应温度、催化剂与反应时间之间存在对抗效应,而甲醇与反应时间、催化剂与反应温度、反应温度与反应时间之间则存在协同作用.利用回归分析和BP神经网络,确定最优工艺参数为:n(醇)∶n(油)=6∶1;催化剂质量分数1.0%;反应温度45℃;反应时间30min.经液相色谱仪测定,生物柴油产率高达97.6%.     

竹炭基固体酸加压催化高酸值油脂的降酸效果

 选取4年生的慈竹和浓硫酸为原料制备竹炭基固体酸催化剂,考察用该催化剂催化油酸和甲醇酯化反应,以模拟高酸值油脂的酯化降酸效果,并研究了醇油比、催化剂用量、反应温度、反应时间及重复利用性等因素对转化率的影响.通过单因素试验确定甲醇和油酸体积比为1∶1,催化剂用量为2%,反应温度为120 ℃,反应时间为4 h的条件下,其油酸转化率为94.70%,通过和无催化剂对照试验对比,油酸转化率提高50%,催化剂重复使用到第5次时,油酸转化率仍可达到72.47%.     

沙柳降解液化制备多元醇的工艺研究

利用内蒙古丰富的生物质资源沙柳,以硫酸为催化剂,乙二醇为溶剂,对沙柳降解液化制备多元醇进行研究.考察了料液浓度、反应温度、反应时间、催化剂浓度等因素对沙柳液化降解制备多元醇的液化率和性质的影响,通过单因素实验对液化反应过程进行了分析,确定了较优化的液化反应工艺条件.实验结果表明:沙柳在乙二醇溶剂中具有良好的液化效果,在反应温度为170℃、反应时间为2h、催化剂浓度为0.03mL/mL、料液浓度为0.025g/mL的条件下,最高液化率达到94.3%,得到的多元醇液化产物的羟值为209.5~301.8mg/gKOH,酸值为27.1~34.5mg/gKOH,为低羟值多元醇.该制备工艺简单可行,反应条件温和,成本较低,为沙柳的综合利用和多元醇的绿色制备提供了一条新的途径.     

CaO催化超临界甲醇体系中玉米秸秆高压热解液化特性研究

在高压液化反应釜中对CaO催化超临界甲醇体系中玉米秸秆高压热解液化特性进行了研究,研究表明,反应温度、甲醇/物料和催化刑用量三个因素对玉米秸秆的液化反应有明显影响.温度是CaO催化超临界甲醇体系中玉米秸秆高压热解液化反应的主要影响因素;确定了CaO催化超临界甲醇体系中玉米秸秆高压热解液化的优化工艺条件为:反应温度280～290℃,甲醇/物料比为50/5,CaO用量(质量分数)2.5%～5.0%;该条件下有机水溶物生物油产率稳定在61%左右.     

稻草液化生成多元醇的工艺研究

以微波对稻草进行预处理,丙三醇为液化剂,浓硫酸作为催化剂,分别考察了不同条件下稻草粒径、液固比、反应时间、催化剂含量和液化反应温度对液化效率的影响.得到稻草液化多元醇的优化工艺参数为:稻草粒径为20~80目,液固比9:1,浓硫酸含量6%,液化时间为1 h,温度160℃,液化体系的液化率为81.4%.     

沙柳、柠条、杨木的苯酚液化工艺研究

以苯酚作液化剂,稀硫酸作催化剂,对沙柳(Salix psammophila)、柠条(Caragana intermedia)和杨木(Populus×Euramericana(Doda)Guineir cv.’I-214)进行了液化实验,分析了反应温度、液比、催化剂用量及液化时间对液化反应的影响。结果表明:(1)在适宜的液化条件下,沙柳、柠条和杨木均能达到理想的液化效果,且杨木比沙柳和柠条更易于液化。(2)反应温度对液化过程的影响最大,液比、催化剂用量等对液化过程也有不同程度的影响。(3)杨木液化适宜的工艺条件为:温度150℃,液比(酚/木)为3,催化剂质量分数7%,时间120 min;沙柳和柠条适宜的液化工艺条件为:温度150℃,液比(酚/木)为4,催化剂质量分数7%,时间120 min。     

磷钨酸催化沙柳醇解制备乙酰丙酸乙酯

研究了在磷钨酸催化的条件下,沙柳醇解制备乙酰丙酸乙酯的工艺。通过单因素试验和正交试验考察了沙柳质量(固液比)、催化剂质量、反应温度及反应时间等对乙酰丙酸乙酯产率的影响。结果表明在反应温度为210℃、反应时间为4 h、沙柳质量为1. 5 g、催化剂质量为3. 5 g时,乙酰丙酸乙酯的最高产率为36. 21%。各反应因素对产率影响的大小为:沙柳质量(固液比)反应时间反应温度催化剂质量。利用FT-IR分析了沙柳及醇解液化产物的结构,说明沙柳主要含有脂肪烃结构和芳香结构及多种含氧官能团,醇解后的液化产物显示出了乙酰丙酸乙酯的结构特征。     

正丁基吡啶硫酸氢盐离子液体催化合成棕榈酸甲酯的试验研究

采用正丁基吡啶硫酸氢盐离子液体为催化剂,对棕榈酸和甲醇催化酯化合成棕榈酸甲酯的影响因素进行了研究.试验结果表明:棕榈酸物质的量比为50∶1、反应温度为70 ℃、催化剂用量为6%和反应时间为110 min时酯化率最高,在此基础上进行了正交试验极差分析,各因素对反应酯化率的影响主次顺序为:催化剂用量＞反应时间＞反应温度＞醇酸摩尔比,反应的最佳条件是:催化剂用量为8%,反应时间为130 min,反应温度为70 ℃,醇酸物质的量比为50∶1,在此最优条件下进行验证试验,通过验证试验可测得酯化率为98.63%.根据试验数据进行方差分析表明,反应时间、反应温度、醇酸摩尔比和催化剂用量4个因素的水平变化对酯化率均无显著影响.     

离子液体催化制备生物柴油的试验研究

制备了一种水溶性正丁基吡啶硫酸氢盐离子液体,运用红外光谱、热重分析等方法对所制备离子液体进行表征,数据表明与预期结构相符.以该离子液体为催化剂催化小桐子油脂肪酸制备生物柴油,考察了试验反应温度、甲醇与小桐子油脂肪酸体积比、离子液体催化剂用量等因素对试验转化率的影响.结果表明在反应温度100℃、催化剂用量为小桐子油脂肪酸质量的6%、醇酸体积比1∶1、反应时间75 min的条件下反应转化率可达96%以上.离子液体稳定性较好,循环使用6次依然保持较高的催化转化率.     

Ce0.4Zr0.6O2催化超临界二氧化碳与甲醇直接合成碳酸二甲酯的研究

以Ce0.4Zr0.6O2作催化剂,二氧化碳与甲醇为反应物,在超临界条件下直接合成碳酸二甲酯。通过正交试验及单因素实验方法,对反应温度、反应压力以及反应时间等反应条件进行了优化。结果表明,碳酸二甲酯的最佳合成条件:当催化剂铈锆固溶体(Ce0.4Zr0.6O2)与甲醇用量比气相色谱-质谱联用为1∶50(体积比)时,反应温度为180℃,反应压力为9.5MPa,反应时间为8h。在此最佳条件下,用气相色谱-质谱联用法测得碳酸二甲酯的产率为7.48%。     

离子液体催化制备生物柴油的试验研究

制备了一种水溶性正丁基吡啶硫酸氢盐离子液体,运用红外光谱、热重分析等方法对所制备离子液体进行表征,数据表明与预期结构相符.以该离子液体为催化剂催化小桐子油脂肪酸制备生物柴油,考察了试验反应温度、甲醇与小桐子油脂肪酸体积比、离子液体催化剂用量等因素对试验转化率的影响.结果表明在反应温度100 ℃、催化剂用量为小桐子油脂肪酸质量的6%、醇酸体积比1:1、反应时间75 min的条件下反应转化率可达96%以上.离子液体稳定性较好,循环使用6次依然保持较高的催化转化率.     

Cs2.5H0.5PW12O40/SiO2固体酸催化剂上乙酸与烯烃的酯化和叔戊烯与甲醇的醚化

以硅胶为载体,制备了负载型的Cs2.5H0.5PW12O40催化剂,将该催化剂用于乙酸与1-丁烯的酯化反应和叔戊烯与甲醇的醚化反应,考察了其活性组分负载量、载体硅胶性质和焙烧温度对催化剂性能的影响. 研究了催化剂用量、反应温度、反应压力、n(1-丁烯)/n(乙酸)、反应时间等反应条件对酯化反应中乙酸转化率的影响. 与其他类型催化剂的醚化活性进行了对比,并进行了Cs2.5H0.5PW12O40/SiO2催化剂的醚化稳定性实验. 结果表明,以低钠硅胶为载体,在活性组分负载量为40%,焙烧温度为300～400 ℃时制备的Cs2.5H0.5PW12O40/SiO2催化剂具有较高的催化活性. 随着负载量增大,催化剂孔径、孔容和比表面积减小,而催化活性先增加后减小. 在反应温度120 ℃、压力1.5 Mpa、n(1-丁烯)/n(乙酸)比3.0、催化剂用量4%、反应时间7 h的条件下进行酯化反应,乙酸的转化率为87.36%. 在反应温度80 ℃、压力1.0 Mpa、n(甲醇)/n(叔戊烯)比1.1、LHSV为1 h-1的条件下进行醚化反应,叔戊烯的转化率为68.57%. 制备的新型Cs2.5H0.5PW12O40/SiO2催化剂对于乙酸与1-丁烯的直接酯化反应和叔戊烯与甲醇的醚化反应具有良好的活性与选择性,催化剂寿命长. 因此,Cs2.5H0.5PW12O40/SiO2是一种理想的乙酸与烯烃直接酯化和叔戊烯与甲醇醚化反应的催化剂.     

Cu-Zn二元组分催化剂催化甲醇氧化羰基合成碳酸二甲酯

针对甲醇氧化羰基合成碳酸二甲酯工艺,开发具有较高活性的Cu-Zn二元组分催化剂体系.采用正交设计和中心响应曲面法设计实验,并使用Statistica软件进行统计分析,得到反应的主要影响因素.优化的工艺条件为反应温度363~373K、反应压力2.8MPa、催化剂质量浓度(以甲醇的体积计)0.20~0.30g/mL和反应时间4~6h.在此工艺条件下,甲醇的转化率可达53.51%,碳酸二甲酯的选择性可达93.0%以上.