甘油催化氢解制备丙二醇研究进展

有效利用生产生物柴油副产的甘油将有助于提高生物柴油产业的经济性。甘油催化氢解的反应机理比较复杂,由于反应条件、催化剂的不同,甘油氢解制丙二醇的机理也存在一定差异。但无论反应按哪种机理进行,都会得到1,2-丙二醇;而在碱性条件下反应时很难得到1,3-丙二醇;在同时产生1,2-丙二醇和1,3-丙二醇的情况下,很难判断哪些因素对它们的选择性具有决定性作用。典型的甘油催化氢解一般会采取液相加氢工艺,但通过增大氢油比和缩短停留时间,甘油气相加氢工艺也可以实现。此外,通过多步骤或利用超临界溶剂、保护基团等也可实现甘油氢解。甘油催化氢解采用的催化剂体系包括均相和非均相催化剂,大部分是含铜、锌等副族金属元素和第Ⅷ族金属元素如镍、钌、铂、钯和铑的催化剂。均相催化剂对1,3-丙二醇有很高的选择性,最高可以达到1,3-丙二醇/1,2-丙二醇=2;非均相催化剂对1,3-丙二醇没有选择性,主要得到1,2-丙二醇和1,3-丙二醇的混合物,且对1,2-丙二醇的选择性随催化剂种类的不同而有所差异。对甘油催化氢解制取1,2-丙二醇效果最好的是含铜的催化剂。要实现甘油催化氢解制备丙二醇的工业化生产,还需进一步探索甘油催化氢解的机理,探索助剂效应,改进催化剂体系,或者从反应工程的角度进行改进,提高催化剂的选择性,达到对1,2-丙二醇或1,3-丙二醇的高的选择性和产率。     

木质素催化解聚与氢解

木质素是自然界中唯一可直接提供芳环的可再生能源。木质素催化转化制备单酚及烃类等其他重要化学品是其高效综合利用的重要手段。本文对木质素的基本结构和主要利用方式进行论述,并对其催化热解聚和氢解过程的最新研究进展进行了详细探讨,对木质素主要化学键β-O-4键的断裂机理进行了简述。在此基础上,总结了当前解聚和氢解过程中的难题,并对未来的技术发展进行了展望。     

香蕉假茎多元醇液化过程中纤维素的性能表征

在硫酸催化剂作用下对香蕉假茎进行聚醚多元醇液化,液化温度为150℃,采用单因素分析和正交试验方法研究液固比、时间、催化剂用量对残渣中纤维素含量的影响,采用FT-IR,TG和X射线衍射分析香蕉假茎、残渣及香蕉假茎纤维素。结果表明,残渣中纤维素含量在液化过程中随液固比的增大、时间的延长以及催化剂用量的增加先上升后下降;正交试验确定的最佳液化工艺为液固比12∶1、液化时间60 min、催化剂用量2.5mmol/g(催化剂摩尔数/香蕉假茎质量),残渣中纤维素含量为65.37%;残渣与原料的红外相比,木质素特征吸收峰基本消失;X射线衍射分析得到残渣和纤维素的结晶度分别为51.96%和62.37%,高于原料结晶度的44.83%;同时TGA表明,残渣与纤维素的热稳定性高于原料,即纤维素含量的增加提高了残渣的热稳定性,SEM显示在香蕉假茎表面有明显的降解反应发生。     

酶解纤维素类物质生产燃料酒精的研究进展

对纤维素原料的预处理、纤维素酶生产以及纤维素的酶解工程等方面的研究现状与最新进展进行了综述。在综述的基础上提出了自己的见解 ,并展望了纤维素酶法水解的前景。     

氯化钾催化纤维素热裂解动力学研究

在差示热重分析仪上对生物质中最常见的金属元素钾的氯盐对纤维素热裂解动力学的催化效果进行了研究。试验发现氯化钾的存在影响到热失重初始阶段活性纤维素的生成过程，导致了热重曲线向低温侧移动，并且提高了焦炭的产率。结合Broido-Shafizadeh模型，对纤维素热解过程的催化作用机理进行探讨，发现纯纤维素主失重阶段呈现出连续反应模式，分别对应于活性纤维素和挥发分的生成过程，并随反应温度的提高两者依次成为整体失重过程的控制因素。钾盐的参与由于强烈催化了活性纤维素的生成反应，将控制反应转移到消耗过程的一对竞争反应中，分别对应于焦炭和挥发份的生成。对比纯纤维素的失重动力学参数，氯化钾对活性纤维素消耗过程中挥发份的生成反应和炭化反应均有强烈的催化效果。     

生物质流化床催化气化制取富氢燃气

以流化床和固定床为反应器，以制取富氢燃气为目标，对生物质催化气化进行了研究。实验所用催化剂为白云石和镍基催化剂。白云石作为流态化催化剂在流化床内使用；镍基催化剂在流化床出口的固定床反应器内使用。重点研究了不同固定床反应条件对气体和氢产率的影响。固定床反应条件为：温度，650～850℃，催化剂质量空速，2．68～10．72h^-1。在催化反应器出口，H2体积平均含量超过50％，CH4含量降低50％左右，C2组分降低到1％以下。在实验条件范围内，最高气体产率可以达到3．31Nm^3／kg biomass，最高氢产率可达到130．28g H2／kg biomass，对镍基催化剂350min的寿命测试表明，该系统具有较稳定的操作性能。     

生物质多元醇水相催化合成烃类燃料的研究进展

概述了生物质多元醇水相催化合成烃类燃料的研究现状和发展趋势,重点论述了水相催化合成汽油类烃燃料的关键技术及发展动态,并展望了水相催化技术未来的发展方向。     

纤维素降解及产氢影响因素的分析

试验研究了纤维素的降解过程及其糖化液的产氢情况.试验结果表明,影响纤维素降解的因素的主次顺序:酸的质量分数＞降解温度＞降解时间.以降解后的纤维素作为R3的营养底物时,R3的产氢效能并不是很理想,在乙酸质量分数为20%、降解温度为70℃、降解时间为1.5 h,盐酸质量分数为20%、降解温度为70℃、降解时间为1 h的条件下,氢气产量均达到最大值(20 ml).虽然氢气总产量不高,但是研究结果表明,纤维素糖化液仍有产氢潜力,有必要作进一步的研究.     

纤维素催化热解定向调控制取不含氧烃类液体燃料

为了将生物质能高效转化为高品位不含氧的液体燃料,以纤维素为例,研究了以催化热解方式将热解产物转化为芳香烃类液体燃料的过程.实验发现,纤维素热解产生的含氧有机小分子,可以通过催化热解的形式高效转化为不含氧的芳香烃类液体.催化剂采用HZSM-5(23)、催化剂原料质量比例为5∶1、热解温度为650℃、升温速率为10000 K/s的工况为纤维素催化热解的最佳工况,单环芳烃、多环芳烃产率分别为9.90%和12.91%,总芳香烃类产率为22.81%.热解温度提升至650℃前,更高的热解温度能获得更高的芳香烃产率.继续提高热解温度,单环芳烃、多环芳烃分子间还可能进一步发生聚合反应,最终产生积碳.同时本文也提出了一种可行的纤维素催化热解中的反应途径,与本文实验结果较为匹配.     

Pt/C催化剂催化微晶纤维素加氢的研究

通过对Pt/C催化剂催化转化微晶纤维素的研究,探讨了纤维素催化转化的反应机理及反应温度、H2压力、反应时间对纤维素转化率和乙二醇选择性的影响,同时考察了超声波预处理微晶纤维素,讨论了超声时间对微晶纤维素催化加氢转化率的影响。试验结果表明,随着反应温度、H2压力的增大和反应时间的延长,纤维素转化率逐渐增加,在250℃,H2压力为4 MPa,反应2 h时,微晶纤维素的转化率可达到80.08%,乙二醇的选择性为70.02%。随着超声时间的延长,微晶纤维素的转化率逐渐增大,超声20 min后变化不明显。     

纤维素制备异山梨醇研究进展

异山梨醇可由资源丰富的纤维素直接转化制得,是一种重要的精细化学品,对未来化石能源产品的替代具有重要意义.本文从纤维素转化制备异山梨醇的反应路径、工艺方法、催化剂体系及催化性能影响因素几个方面进行综述,简述纤维素制异山梨醇工艺方法中多步反应与一步反应工艺的区别,论述反应所用二元催化剂及双功能催化剂的特性,分析催化剂酸量、...     

一步催化转化纤维素制备化学品的研究进展

高效利用纤维素制备燃料及化学品对人类的可持续发展具有重要的意义。通过化学转化,可以将纤维素转化为一系列的小分子有机物,作为平台化合物制取生物质基液体燃料或材料。本文综述了利用化学方法直接转化纤维素制备小分子化学品（5-羟甲基糠醛、乳酸、乙二醇、山梨醇和异山梨醇）的研究进展,并对后续研究进行了展望。     

贫燃催化燃烧燃气轮机的研究进展

超低热值燃气(ULHVF)种类繁多,总量非常巨大。ULHVF甲烷浓度1%～5%,很难点火燃烧,直接排放到大气中,造成环境污染。催化燃烧是处理ULHVF最有效的燃烧方法。对催化燃烧机理及其燃气轮机催化燃烧的研究现状进行了综述,总结了燃气轮机催化燃烧和燃气轮机贫燃催化燃烧的技术关键点,介绍了燃气轮机贫燃催化燃烧系统、部件工作特性等方面的研究成果,指出了燃气轮机催化燃烧、燃气轮机贫燃催化燃烧的不足以及解决方案,提出了后续工作的发展方向。燃气轮机贫燃催化燃烧的研究进展包括:贫燃催化燃烧特性的数值模拟与试验验证;系统中叶轮机械部件的设计及性能分析;催化燃烧对系统特性影响的分析。     

一氧化碳作用下铁对一氧化氮的催化还原实验与动力学过程分析

实验和分析了Fe在Co作用下对NO的催化还原过程,在1123K时,在CO作用下,NO的转化率为70％,Fe,NO和CO系统中,反应后的表面呈现出多孔的特点,分析认为,在高温条件与NO在铁氧化物上的吸附能力比CO强而使反应表面存在铁氧化物;基于反应过程中反应界面由Fe,NO或铁氧化物,CO中反应速率慢的决定等假设,初步建立了上述反应的物理与数学模型。     

生物质基碳水化合物催化转化制备乳酸的研究进展

生物质基碳水化合物（纤维素、淀粉、葡萄糖、果糖等）是自然界最丰富的可再生资源,将其用于生产人类生存所必需的有机化学品是当前的一个重要研究方向。其中,将生物质催化转化为乳酸及其衍生化学品是生物质高值利用的途径之一,并在近年的研究中取得了显著进展。本文对生物质基糖类催化转化制备乳酸进行了详细的总结和评述,着重分析了葡萄糖转化为乳酸的转化过程及催化剂研究,讨论了葡萄糖异构化及果糖逆醛醇反应的催化剂机理,并对今后该领域的研究前景进行了展望。     

表面催化重整反应对热棒点燃预混气影响的理论分析

对CH4、水蒸汽和空气的预混气在涂有催化剂的热棒表面的着火进行了计算分析,并与实验结果作对比。实验和计算结果都表明,该催化剂使重整反应能够在较低温度下(200-500C)发生,产生少量H2。由于H2的高反应率和高扩散性对预混气性质育显著影响,大大降低了着火温度。对于改善烃类燃料的掺水燃烧有重要意义。传统的催化燃烧是用贵金属催化剂直接催化氧与燃料间的氧化反应,降低着火温度。与其不同,采用廉价含稀土的镍催化材料,催化燃料与水蒸汽的重整反应,使之在固体表面生成H2,利用H2来改善燃烧,是一种“间接”的催化燃烧。