木屑催化转化合成航空煤油组分

【类型】学位论文

【作者】张雅静 

【关键词】 C15环烷烃 烷基化 离子液体,C15芳烃 C8,木屑 航空煤油 C8

【摘要】随着人类化石能源逐渐耗尽和环境问题(温室效应、雾霾天气、酸雨等)的日益关注,寻找新的可再生能源维持人类生存和社会可持续发展已然是国际大趋势。生物质是储量丰富的可再生的绿色能源。因而,以生物质为原料来获得生物航空燃料和高品质化学品受到全球各领域的关注,也成为能源化工的热点研究课题。以典型的生物质(木屑)为原料,本论文首次提出并实现了“木屑催化裂解制C6-C8低碳芳烃→C6-C8低碳芳烃低温烷基化合成C8-C15芳烃→C8-C15芳烃加氢合成C8-C15环烷烃”的新方法。同时研究了木屑合成C8-C15芳烃和C8-C15环烷烃过程中的基本规律,并结合产物分析和催化剂表征,初步研究了木屑制C8-C15芳烃和C8-C15环烷烃的合成机理,研究所得的主要创新成果如下：1.木屑催化裂解制C6-C8低碳芳烃木屑催化裂解过程中,首先木屑裂解成为多种单体的混合物,然后这些混合物经过脱水、脱羟基、脱羧基、环化、芳构化及烯烃齐聚等。本文选取HZSM-5为催化剂,研究了木屑催化裂解制C6-C8低碳芳烃的催化过程,在优化反应条件下,获得的C6-C8低碳芳烃选择性为74.3C-mol%,C6-C8低碳芳烃的芳香碳摩尔产率为18.3C-mol%。2.C6-C8低碳芳烃低温烷基化制C8-C15芳烃航空煤油主要包括链烷烃、环烷烃和芳烃三大组分,典型的碳数范围为C8-C15。本文选择[bmim)Cl-2AlCl3离子液体为催化剂,以低碳烯烃混合气为烷基化试剂,研究了C6-C8低碳芳烃烷基化合成C8-C15芳烃的催化过程和基本规律。研究发现在25-800C低温常压条件下C6-C8低碳芳烃烷基化过程中,可以通过改变反应温度和反应时间来调节产物的碳数分布。在优化反应条件(T=60℃,t=60min)下,可获得以C8-C15为主的芳香烃产物,C8-C15芳香烃的重量产率和选择性分别为79.2wt%和83.6C-mol%,且合成的C8-C15芳香烃基本满足常用航空燃料的基本技术要求。3.C8-C15芳烃加氢制C8-C15环烷烃为了制备航空煤油中环烷烃组分,我们把第2步得到C8-C15芳香烃通过加氢转化为C8-C15环烷烃,以5%Pd/AC为催化剂,在反应条件(温度T=200℃,氢压P=5MPa)下C8-C15芳烃可完全加氢得到C8-C15环烷烃,且加氢反应后的碳数分布没有发生明显的变化。C8-C15环烷烃的重量产率和选择性分别为80.4wt%和82.3C-mol%,且得到的C8-C15环烷烃基本满足常用航空燃料的基本技术要求。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】中国科学技术大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】李全新

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