糠醇增長(zhǎng)碳鏈反應(yīng)規(guī)律研究.pdf

1、隨著我國(guó)社會(huì)的快速發(fā)展和人口的持續(xù)增長(zhǎng)，我國(guó)對(duì)能源的需求日益劇增。石油資源的供不應(yīng)求和世界對(duì)地球氣候變化的關(guān)注，使得發(fā)展可再生能源迫在眉睫。生物質(zhì)資源作為一種清潔、新型的可再生能源已經(jīng)受到各國(guó)政府和科學(xué)家的高度關(guān)注。
　　 本文選擇的生物燃料的技術(shù)路線(xiàn)是以源于木質(zhì)生物質(zhì)的糠醇為原料，在一定溫度以及硫酸的催化作用下，糠醇經(jīng)過(guò)脫水縮合，C=C雙鍵初步加氫以及開(kāi)環(huán)脫氧深度加氫等化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，得到碳鏈長(zhǎng)度在C5-C25的烷烴燃料。本文研

2、究的重點(diǎn)是如何可控的增長(zhǎng)糠醇的碳鏈，達(dá)到運(yùn)輸燃料需要的碳數(shù)要求。首先，研究了糠醇酸催化的自縮合反應(yīng)增長(zhǎng)碳鏈的反應(yīng)規(guī)律。通過(guò)對(duì)比糠醇在四氫呋喃有機(jī)溶劑和水兩種不同性質(zhì)的溶劑中的縮合反應(yīng)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)四氫呋喃中是均相反應(yīng)，而且聚合度增長(zhǎng)很快，體系粘度迅速增加，糠醇的反應(yīng)級(jí)數(shù)是二級(jí)。而水中糠醇自縮合反應(yīng)迅速分層，在快速攪拌的情況下，擬均相的糠醇反應(yīng)級(jí)數(shù)是一級(jí)。繼而我們給出了糠醇在均相和非均相中合理的反應(yīng)機(jī)理，并試驗(yàn)測(cè)定了兩個(gè)體系的反應(yīng)活化能和速率

3、常數(shù)。四氫呋喃和水縮合反應(yīng)體系的活化能分別是117.2KJ/mol和102.0KJ/mol。糠醇非均相水體系轉(zhuǎn)化率稍快于均相四氫呋喃體系，但是由于縮合物從水相中分離出來(lái)，形成油相，阻礙了水體系中進(jìn)一步縮合反應(yīng)的發(fā)生。因此，均相體系糠醇自縮合適合制造高聚合度的高分子樹(shù)脂材料，而非均相體系可以較好的控制縮合反應(yīng)的程度，使擴(kuò)鏈后產(chǎn)物的碳數(shù)分布在C5-C25之間，經(jīng)過(guò)加氫脫氧，較適合生產(chǎn)汽、柴油運(yùn)輸燃料。
　　 接著詳細(xì)研究溫度、酸量、

4、糠醇濃度、攪拌速度等因素對(duì)糠醇非均相縮合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響，探討了非均相體系糠醇縮合反應(yīng)機(jī)制，建立糠醇在水中擬均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程;在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了擴(kuò)鏈反應(yīng)條件與縮合產(chǎn)物碳數(shù)分布之間的關(guān)聯(lián)規(guī)律，并構(gòu)建縮合反應(yīng)機(jī)理模型，推導(dǎo)了描述C5-C25碳數(shù)分布的表觀動(dòng)力學(xué)方程，數(shù)學(xué)擬合的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果吻合較好。
　　 此外還對(duì)糠醇擴(kuò)鏈產(chǎn)物進(jìn)行了紅外和質(zhì)譜表征，紅外光譜表明糠醇在硫酸的催化下發(fā)生脫水縮聚反應(yīng)，得到多呋喃環(huán)化合物;糠醇初