生物質(zhì)催化熱解制備羥基丙酮及其分離的研究.pdf

1、羥基丙酮作為生物油的一種成分，是重要的藥物中間體，具有很高的附加值。生物質(zhì)熱解后羥基丙酮的含量和純度均不高，生物質(zhì)催化熱解和羥基丙酮的分離可以選擇性地得到羥基丙酮。論文以羥基丙酮為目標(biāo)，利用微波熱解考察多種無(wú)機(jī)堿和所制備固體堿的催化效果，并嘗試?yán)脴?shù)脂吸附分離羥基丙酮，具體結(jié)論如下：
　　以 K2CO3、Na2CO3、KOH、NaOH為添加劑，微波熱解楊木顆粒，考察添加劑量對(duì)熱解情況的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：四種催化劑均使液體產(chǎn)率減小

2、、固體產(chǎn)率增大；隨著催化劑用量（2％、4％、8％）的增加，液體產(chǎn)率均減少而固體產(chǎn)率均增多；在催化劑用量相同的情況下，液體產(chǎn)率的大小順序?yàn)镹a2CO3>KOH>NaOH>K2CO3。在羥基丙酮的選擇能力上K2CO3>KOH>NaOH>Na2CO3；當(dāng)添加量達(dá)到4％后，羥基丙酮的含量都不再明顯提高。
　　用固體堿 K2CO3/Al2O3微波熱解楊木顆粒時(shí)，K2CO3/Al2O3的總堿量越大，液體產(chǎn)率越小，固體產(chǎn)率越大，越有利于羥基丙酮

3、的生成。當(dāng)焙燒溫度為650℃、負(fù)載量為22.9％時(shí)，催化劑的總堿量達(dá)到最大為1.923mmol/g，液體產(chǎn)率最小為23.55％，固體產(chǎn)率最大為36.38％，羥基丙酮的含量最大為49.81％。由K2CO3/Al2O3熱解纖維素的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)可得，K2CO3/Al2O3的總堿量越大，纖維素的熱解失重率越小，熱解活化能越低。當(dāng)焙燒溫度為650℃、負(fù)載量為22.9％時(shí)，纖維素的熱解失重率達(dá)到最小為84.2％，維素的熱解活化能達(dá)到最小為149.6

4、kJ· mol-1，此時(shí)的動(dòng)力學(xué)方程為(此處公式省略)
　　在羥基丙酮的分離部分，從HGA、IRA-67、HPD-100、AM-1、ADS-17、717六種樹(shù)脂中，篩選出吸附分離性能最好的為HGA樹(shù)脂。在靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)中，吸附平衡時(shí)間為100min，此時(shí)羥基丙酮和醋酸的吸附率分別為92.3％、62.1％。在5~35℃范圍內(nèi)HGA對(duì)羥基丙酮和醋酸的吸附率均隨溫度的升高而增加，但溫度過(guò)高木醋液較易變質(zhì)，所以最佳靜態(tài)吸附溫度為25℃。

5、r>　　通過(guò)動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)可得，低流速、高吸附溫度有利于羥基丙酮和醋酸的吸附。綜合各方面因素考慮，確定適宜的動(dòng)態(tài)吸附操作條件：進(jìn)液流量為5ml/min，吸附溫度為25℃。
　　在動(dòng)態(tài)解吸實(shí)驗(yàn)中，低溫、低流量有利于羥基丙酮和醋酸的脫附。通過(guò)第一步蒸餾水洗脫，確定最佳洗脫條件為流量4ml/min、溫度20℃，此時(shí)醋酸和羥基丙酮脫附率分別為91.0％、27.5％，差值最大。通過(guò)第二步乙醇溶液洗脫，綜合各方面因素考慮，確定醇洗的最佳工藝條件