甘油、氫氣與尿素合成碳酸丙烯酯反應(yīng)研究.pdf

1、在生物柴油生產(chǎn)過程中會(huì)生成大量甘油副產(chǎn)物，合理利用這些甘油將有助于增加生物柴油產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本文以生物質(zhì)甘油為起始原料，對(duì)甘油氫解與尿素醇解反應(yīng)過程集成進(jìn)行研究，從而實(shí)現(xiàn)以甘油、氫氣與尿素直接合成碳酸丙烯酯（PC）反應(yīng)。
　　首先，在固定床反應(yīng)器上對(duì)尿素醇解反應(yīng)（以尿素和1,2-丙二醇（PG）為原料）進(jìn)行了研究。采用共沉淀法制備了Zn-Al氧化物催化劑，考察了制備條件對(duì)其催化性能的影響。適宜的制備條件為：以硝酸鋅和硝酸鋁為鋅源和

2、鋁源（n(Zn2+):n(Al3+)=3），以氫氧化鈉和碳酸鈉為沉淀劑（n(OH-):n(CO32-)=16），采用并流法，沉淀過程中控制pH值為9.5，老化溫度40℃，焙燒溫度500℃，焙燒時(shí)間4h。結(jié)合催化劑表征和性能評(píng)價(jià)結(jié)果可知，催化劑的比表面是影響其催化性能的主要因素。采用適宜條件制備的Zn-Al氧化物為催化劑，考察了反應(yīng)條件對(duì)PC合成反應(yīng)的影響。確定適宜的反應(yīng)條件為：PG與尿素的摩爾比6:1，Zn-Al氧化物催化劑用量3mL，

3、反應(yīng)溫度140℃，液空速0.8h-1。此時(shí)，PC的收率達(dá)到最大值，為87.4％。Zn-Al氧化物催化劑在尿素醇解合成PC反應(yīng)中表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，直至反應(yīng)運(yùn)行至60h，PC的收率仍在86%左右。
　　其次，在固定床反應(yīng)器常壓條件下對(duì)甘油氫解反應(yīng)進(jìn)行了研究。在Cu/γ-Al2O3催化劑用量3mL、純甘油為原料、反應(yīng)溫度190℃、氫氣與甘油摩爾比100:1和甘油液空速0.2h-1條件下，甘油的轉(zhuǎn)化率為100%，PG的收率最高可達(dá)92.

4、9%。直至反應(yīng)運(yùn)行至36h，PG的收率仍然在85%以上，說明Cu/γ-Al2O3催化劑對(duì)甘油氫解反應(yīng)表現(xiàn)出較高的催化活性和穩(wěn)定性。
　　最后，以Cu/γ-Al2O3和Zn-Al氧化物為催化劑，采用兩段固定床反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)了甘油氫解與尿素醇解的反應(yīng)過程集成。得到適宜反應(yīng)條件為：純甘油為原料，常壓，甘油氫解段反應(yīng)溫度190℃，尿素醇解段反應(yīng)溫度150℃，氫氣與甘油摩爾比60:1，尿素和甘油摩爾比1:3，尿素的進(jìn)料濃度為0.1g/(mL