乙醇催化转化到丁醇研究进展

乙醇的规模化生产和其在汽油中有限的添加量推动了乙醇的高值化利用。由于丁醇具有独特的物化性能,将乙醇一步催化转化为丁醇受到人们的普遍关注。本文主要综述了乙醇催化转化到丁醇的最新研究进展,阐述了不同均相催化剂、羟基磷灰石、氧化物和金属促进氧化物催化剂对乙醇转化率和丁醇选择性的影响,探讨了典型催化剂上乙醇催化转化到丁醇中的双分子机理和Guerbet机理,总结了乙醇催化转化到丁醇中存在的问题、机遇和挑战。提出未来乙醇催化转化的研究重点应该放在高乙醇转化率下丁醇的选择性控制上,即利用均相催化剂研究策略,借助近原位条件下反应机理研究的结果,设计合成新型催化剂体系,实现乙醇到丁醇的高效转化。     

改性ZrO_(2)基催化剂催化乙醇转化制备正丁醇

正丁醇是一种重要的化工原料,也可作为燃料添加剂。以乙醇直接缩合制备正丁醇为探针反应,考察Cu、K改性对ZrO_(2)催化剂催化性能的影响。采用BET、XRD、FT-IR、H_(2)-TPR、XPS、乙醇-TPSR和CO_(2)-TPD对不同催化剂进行表征。结果表明,ZrO_(2)催化剂表面乙醇转化率和正丁醇选择性较低,引入Cu改性后,乙醇转化率和正丁醇选择性明显增加,进一步采用碱金属K改性后,乙醇转化率略有下降,而正丁醇选择性进一步提高。Cu的引入促进了乙醇脱氢性能,而K的引入增强了催化剂表面碱性强度,提高了催化剂碱量,促进了缩合反应的进行,从而提高了正丁醇选择性。KCuZrO_(2)催化剂在100 h反应过程中,乙醇转化率保持在约86%,正丁醇选择性约70%,具有较好的稳定性。     

乙醇缩合制高碳醇(C6+醇)多相催化剂研究进展

以乙醇为原料制备其他高附加值化工产品近期得到了广泛关注,特别是乙醇基于Guerbet反应缩合制备高碳醇(C₆₊)的过程更成为这一领域的研究热点。本文着重报道了近年来乙醇转化为高碳醇过程的几种典型的多相催化剂,包括羟基磷灰石(HAP)、类水滑石(LDHs)以及各种负载型金属催化剂的研究开发现状,分析比较了各类催化剂的优势与不足,结合反应机理针对催化剂对高碳醇选择性不高的原因进行了讨论,对理想催化剂的设计和改进进行了展望,指出应该通过促进Guerbet反应中的羟醛缩合过程增加高碳醇的选择性。金属负载型催化剂对该反应控制步骤的加速作用显著,而金属位点和载体表面酸碱活性位点的精细调控以及特定催化剂形貌结构的控制合成则是该领域未来的研究重点。     

转糖苷化法合成烷基糖苷工艺研究

采用转糖苷化法合成烷基糖苷,考察了原料配比、催化剂用量和反应温度等因素对产率的影响,得到了最佳反应条件:m(催化剂)∶m(丁醇)=0.011∶1;n(正丁醇)∶n(高碳醇)=1∶1;n(丁醇)∶n(葡萄糖)=3∶1。经过H2O2脱色,反应温度为110℃~115℃,反应时间为4 h,葡萄糖的转化率达到98%。实验结果表明:影响产率的主要因素为催化剂和葡萄糖的配料比。     

新一代的生物燃料——丁醇的开发动向

作为新一代的生物燃料,生物丁醇因其物理性能、燃烧性能优于生物乙醇,越来越受到人们的关注。生物丁醇的开发,对缓解能源危机,保护环境具有重要的意义。对生物丁醇与生物乙醇的性能进行了比较,介绍了生物丁醇的开发动向。     

国外文献摘要

正乙醇和乙醛正丁醇的制备方法本发明涉及制备高碳醇如N-丁醇,从低级醇缩合制备乙醇。本发明涉及在多个点对一个反应器加入反应进料流,包括对乙醛和乙醇的反应进料流的改进。EP20130382574乙酸制备乙酸酐的工艺在一个实验中,将乙酸反应生成乙酸酐的催化剂放置在石墨管中加热至600℃,再将石墨管与一个石英管连通,石英管被抽至微真空状态。乙酸被输送到石墨管和石英管中,乙酸气化后在石墨管中发     

Ni-CeO2催化乙醇偶合制丁醇性能研究

以六水硝酸铈、六水硝酸镍为主要原料,采用共沉淀法制备不同镍含量的Ni-CeO2催化剂.利用恒压固定床反应装置测试催化剂催化乙醇偶合制丁醇的效果和性能.采用XRD、H2-TPR等手段对催化剂进行表征,为Ni-CeO2催化乙醇偶合制丁醇提供了理论指导.     

用2,4-D酸废水生产乙醇酸丁酯的研究

将2,4-D酸生产废水浓缩除去氯化钠,母液干燥后得到乙醇酸钠,直接加入硫酸和丁醇将乙醇酸钠酸化为乙醇酸,然后与丁醇反应得到乙醇酸正丁酯。主要考察了醇盐摩尔比、硫酸加入量和反应时间对乙醇酸正丁酯收率的影响。实验结果表明,该实验条件下,乙醇酸钠与正丁醇的摩尔比为1:3,硫酸加入量为4.0 g,反应时间4 h时,乙醇酸正丁酯的收率最高,为82.79%。     

氢气氛中Ni/羟基磷灰石催化乙醇合成正丁醇

正丁醇是重要的化工原料和理想的生物质燃料。今对在不同气氛中,以羟基磷灰石(HAP)负载镍催化剂(Ni/HAP)催化乙醇直接合成正丁醇进行了研究。通过溶胶-凝胶法制备Ni/HAP,并用X射线粉末衍射(XRD)、氮气吸附脱附(BET)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)、透射电镜(TEM)及扫描电镜-X射线能量散射谱(SEM-EDX)与对其进行表征。考察了反应气氛(N2、H2)、Ni负载量和反应条件对乙醇转化率和正丁醇选择性的影响。结果表明:以12%Ni/HAP为催化剂,在300℃、H2气相空速(GHSV)为3000 h?1、乙醇液相空速(LHSV)为2.0 h?1条件下,在H2气氛中反应,乙醇转化率达15.6%,正丁醇的选择性为83.6%,催化剂性能在128 h内没有明显下降;较在N2气氛中反应,乙醇的转化率提高了2倍,正丁醇的选择性提高了4.2倍,催化剂活性稳定性提高了3倍。     

乙醇催化转化制备正丁醇的研究进展

通过可再生的生物质资源催化转化制备燃料和化学品,是减少对化石资源依赖的有效途径。正丁醇是一种重要的化工原料,同时也是一种比乙醇更理想的汽油调和组分,由可再生的乙醇制备正丁醇的催化转化反应获得了广泛的关注。介绍了乙醇制备正丁醇的反应机理,并依据催化剂的构效关系分类概述了相关研究进展,包括主要由碱性中心起催化作用的碱性分子筛和氧化镁、含酸碱中心协同作用的镁铝复合氧化物和羟基磷灰石以及含金属、酸碱中心等多功能的负载型金属催化剂。分析了目前研究中存在的活性和选择性较低、催化剂稳定性较差等现状并对未来的研究方向进行了探讨和展望。     

杂多酸催化棓酸正丁酯酯化反应研究

研究了以磷钼酸和磷钨酸为催化剂,由棓酸和正丁醇制备棓酸正丁酯的反应。考察了不同的催化剂用量、醇用量、反应时间对棓酸正丁酯产率的影响。确定了最佳反应条件,棓酸与催化剂磷钼酸的摩尔比为1∶0.0322,丁醇90 mL,反应时间2.5 h;棓酸与催化剂磷钨酸的摩尔比为1∶0.02084,丁醇80 mL,反应时间2.5 h,平均酯化率分别为84.3%和80.2%。在棓酸正丁酯的合成中,采用磷钨酸作催化剂时优于磷钼酸。     

生物燃料的技术现状及研究趋势分析

生物液体燃料(燃料乙醇、生物柴油、生物丁醇等)是生物能源战略的重要组成部分,世界范围内产业化运作的液体生物燃料主要包括生物柴油和燃料乙醇。重点对生物柴油和纤维素乙醇这两种生物燃料的技术现状和技术研究趋势进行分析。工业生产生物柴油的主要方法是酯交换法,即利用动植物油脂和低碳醇在催化剂的作用下经酯交换反应生成脂肪酸酯。纤维素乙醇技术目前主要研究集中在开发可高效水解新型木质纤维素原料;开发新型温和预处理工艺;开发新型高效纤维素降解酶系;开发木质素高效利用产品;开发乙醇发酵基因工程菌株这五个方面。还对生物柴油和纤维素乙醇的研究趋势进行了方向性的分析。     

微波加热下多胺树脂催化合成乳酸丁酯

以聚氯乙烯-多乙烯多胺树脂(PVC-PP)作催化剂,用微波辐射加热,对乳酸和丁醇酯化反应进行了研究。讨论了微波辐射功率、辐射时间、原料配比、丁醇的化学结构及催化剂用量等对酯化反应的影响。结果表明,在正丁醇用量为0.24 mol,乳酸用量为0.08 mol,催化剂用量为0.5 g,微波功率为400 W,辐射时间为12 min的条件下,酯的产率可达96.5%。同时多胺树脂在使用5次后,酯的产率基本保持不变。     

邻硝基对叔丁基苯酚催化加氢研究

考察了催化剂及其加入量、溶剂及其加入量、反应温度、反应压力对邻硝基对叔丁基苯酚加氢反应的影响。适宜的条件为：催化剂：采用浸渍法制备的自制样,加入量0．10～015g,溶剂：乙醇和正丁醇,优选正丁醇,加入量50mL,反应温度90℃,反应压力0．10MPa。     

磺化分子筛催化的邻苯二甲酸二丁酯合成

以邻苯二甲酸酐和正丁醇为原料,磺化分子筛为催化剂,合成得到邻苯二甲酸二丁酯。反应的最佳条件为:n丁醇/n苯酐=3,使用15%的催化剂和15m L甲苯为带水剂,回流反应8h。在最佳的反应条件下,产品收率可以达到92%,且催化剂可以方便回收并使用4次。此合成方法具有不腐蚀反应容器、产品易分离、减少三废污染同时催化剂可以重复利用等优点。     

PDMS/PEI膜渗透汽化分离正丁醇/乙醇/水的性能及渗透通量关联模型研究

采用聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亚胺(PDMS/PEI)膜渗透汽化分离正丁醇/乙醇/水体系,考察进料温度、进料组成等条件对膜渗透汽化分离性能的影响;采用Arrhenius型半经验渗透通量关联模型描述PDMS-PEI膜分离正丁醇/乙醇/水体系膜通量变化。结果表明,当原料液中正丁醇质量分数分别为4.0%、4.5%和5.0%时,正丁醇/乙醇/水三元体系中正丁醇渗透通量分别至少提高14.2%、17.7%和23.4%。渗透通量关联模型能较好地描述PDMS-PEI膜分离正丁醇/乙醇/水体系膜渗透通量变化。     

以强酸型离子交换树脂为催化剂合成顺丁烯二酸二烷基酯

用７３２型阳离子交换树脂作催化剂，研究了顺丁烯二酸酐与甲醇、乙醇和丁醇的酯化反应，达到９８％以上的转化率。同时研究了脱水剂和带水剂对酯化反应的影响     

亚/超临界乙醇-水体系中磺化碳固体酸催化液化玉米秸秆

以微晶纤维素为原料,通过炭化和磺化制备了一种磺化碳固体酸催化剂,利用红外光谱和扫描电镜等方法对其进行了表征。研究了该催化剂在亚/超临界乙醇-水溶剂中针对玉米秸秆的催化液化性能,考察了反应温度、催化剂用量、乙醇/水体积比等因素对生物油得率的影响。结果表明:在反应温度320℃、催化剂用量为原料质量分数的6%、乙醇/水体积比为1/1、反应时间3 h条件下,生物油得率可达52%。     

丁醇催化氨化合成丁腈催化剂及工艺的研究

筛选出由丁醇催化氨化合成丁腈的催化剂Co20.0-Ni3.0/-Al2O3,并对其结构进行了表征。在固定床反应器上对该催化剂催化的由正丁醇（异丁醇）合成正丁腈（异丁腈）的工艺及稳定性进行了研究。当反应在410 ℃（420 ℃）、氨醇物质量比3 : 1、液时空速LHSV 0.3 h-1（0.2 h-1）及常压条件下进行时,正丁醇（异丁醇）的转化率达100 %,正丁腈（异丁腈）收率达81.6 %（80.6 %）。连续运转100 h,催化剂活性几乎没有变化,正丁腈（异丁腈）的选择性下降不足1 %。结果表明该催化剂具有优良的催化性能和良好的稳定性。     

MCM-41分子筛催化木糖制备糠醛的研究

以MCM-41分子筛为催化剂,在正丁醇与水构成的两相溶剂体系中,将木糖脱水转化为糠醛。考察了两相溶剂体系中正丁醇与水的体积比、反应温度、反应时间以及MCM-41催化剂循环使用次数对木糖转化率和糠醛收率的影响。实验结果表明:在木糖浓度为10%、催化剂用量为50%(以木糖用量计),正丁醇与水体积比率为1:1,反应温度为170℃时,反应4 h后木糖转化率可达到96.8%,而糠醛收率最高可达44.05%。同时,研究表明,在其它反应条件相同的情况下,加入10%(以木糖用量计)的NaCl可显著提高糠醛收率,增幅可达23.1%。