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钌、铑、镍、钯络合物催化精制生物油研究

黄锋  
【摘要】:生物油作为一种低品位燃料,需要通过精制才能成为具有更广泛用途的高品质燃料。目前国内外研究的精制方法主要有催化加氢、催化裂解、催化酯化及重整制氢等,并取得了一定的成果。但当前研究中基本上是使用传统的固体催化精制途径,反应条件苛刻且对设备要求高;同时,生物油热敏性高,精制过程结焦现象严重,催化剂失活快,精制油产率低。 本研究旨在建立一种温和高效的催化精制方法,通过分析生物油中高热敏性物质及其反应特点,提出了金属络合物均相催化加氢精制生物油的新途径。生物油中的醛易和水、醇、酚及其衍生物反应生成各种低聚物和树脂。因此,本研究首先选用了加氢活性高的RuCl_2(PPh_3)_3催化剂对生物油中代表性的几种醛进行加氢,研究发现在低于100℃下,包括香草醛在内的三种醛转化率都超过90%。随后对含有各种酸、醛及酚的生物油乙酸乙酯萃取部分进行加氢,细致分析其中产物的转化关系。结果表明该催化剂对醛、酮及部分酚的不饱和支链都有非常好的加氢效果。全生物油组分精制一直是生物油精制的难点。本研究进一步试验了温度低于100℃下(压力P=2.0-3.0MPa),以三苯基膦为配体的Ru、Rh、Pd、Ni络合物催化剂对生物油全油组分的加氢效果,分析了各反应参数对加氢效果的影响和各催化剂对生物油中物质转化的特点。此外,由于均相催化剂的循环回收利用是其最主要缺点,试验中研究制备了以介孔MCM-41为载体的负载型络合物催化剂,选取了其中加氢效果较好的RuCl_2(PPh_3)_3及RhCl(PPh_3)_3进行研究。同样在比较温和的条件下,试验该类负载型的络合物催化剂对生物油全油组分的加氢效果,并对催化剂进行了回收以及循环利用。发现生物油中的高反应性的醛、及部分酚类物质同样被大量加氢转化。另外,由于条件温和,整个研究过程基本没有发现结焦现象。


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