生物质催化热解制备羟基丙酮及其分离的研究

来源 :武汉工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kuaijizhidu2009
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羟基丙酮作为生物油的一种成分,是重要的药物中间体,具有很高的附加值。生物质热解后羟基丙酮的含量和纯度均不高,生物质催化热解和羟基丙酮的分离可以选择性地得到羟基丙酮。论文以羟基丙酮为目标,利用微波热解考察多种无机碱和所制备固体碱的催化效果,并尝试利用树脂吸附分离羟基丙酮,具体结论如下:以K2CO3、Na2CO3、KOH、NaOH为添加剂,微波热解杨木颗粒,考察添加剂量对热解情况的影响。实验结果表明:四种催化剂均使液体产率减小、固体产率增大;随着催化剂用量(2%、4%、8%)的增加,液体产率均减少而固体产率均增多;在催化剂用量相同的情况下,液体产率的大小顺序为Na2CO3>KOH>NaOH>K2CO3。在羟基丙酮的选择能力上K2CO3>KOH>NaOH>Na2CO3;当添加量达到4%后,羟基丙酮的含量都不再明显提高。用固体碱K2CO3/Al2O3微波热解杨木颗粒时,K2CO3/Al2O3的总碱量越大,液体产率越小,固体产率越大,越有利于羟基丙酮的生成。当焙烧温度为650℃、负载量为22.9%时,催化剂的总碱量达到最大为1.923mmol/g,液体产率最小为23.55%,固体产率最大为36.38%,羟基丙酮的含量最大为49.81%。由K2CO3/Al2O3热解纤维素的动力学实验可得,K2CO3/Al2O3的总碱量越大,纤维素的热解失重率越小,热解活化能越低。当焙烧温度为650℃、负载量为22.9%时,纤维素的热解失重率达到最小为84.2%,维素的热解活化能达到最小为149.6 kJ·mol-1,此时的动力学方程为dα/dT=4.39×10e-17994/T(1-α)。在羟基丙酮的分离部分,从HGA、IRA-67、HPD-100、AM-1、ADS-17、717/、种树脂中,筛选出吸附分离性能最好的为HGA树脂。在静态吸附实验中,吸附平衡时间为100min,此时羟基丙酮和醋酸的吸附率分别为92.3%、62.1%。在5-35℃范围内HGA对羟基丙酮和醋酸的吸附率均随温度的升高而增加,但温度过高木醋液较易变质,所以最佳静态吸附温度为25℃通过动态吸附实验可得,低流速、高吸附温度有利于羟基丙酮和醋酸的吸附。综合各方面因素考虑,确定适宜的动态吸附操作条件:进液流量为5ml/min,吸附温度为25℃在动态解吸实验中,低温、低流量有利于羟基丙酮和醋酸的脱附。通过第一步蒸馏水洗脱,确定最佳洗脱条件为流量4ml/min、温度20℃,此时醋酸和羟基丙酮脱附率分别为91.0%、27.5%,差值最大。通过第二步乙醇溶液洗脱,综合各方面因素考虑,确定醇洗的最佳工艺条件:乙醇浓度为100%、洗脱流量为4ml/min、洗脱温度为20℃。此时羟基丙酮的脱附率为88.0%,醋酸仅脱附1.5%。
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