γ-戊内酯催化转化为高辛烷值汽油的研究.pdf

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterConversionofgamma—valerolactone(GVL)intohighoctanenumbergasolineByZhanZhangSupervisor：ProfessorLingchaoWei，ProfessorBaozengRenAssociateProfessorJiayuXinChemicalTechnologySchoolofChemicalandEnergy

2、EngineeringMay，2014摘要IlullIMllUUIllLIIIIIilllllllllllUIY2547621原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：{似敞日期：纠V年歹彤。日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产

3、权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：枞坛日期：洲中年，月知日摘要化石能源的逐渐枯竭以及环境危害的逐步扩大，使得开发清洁可再生生物质

4、能源转化为燃料和化学品在世界各国得到广泛的重视和大力的发展。生物质平台化合物不仅可以直接作为燃料或燃料添加剂，而且进一步还可以转化为高辛烷值汽油和化学品。因此，研究高效催化生物质平台化合物丫．戊内酯转化为燃料和化学品，对生物质的开发有着非常重要的理论意义和现实意义。本文以生物质平台化合物Y．戊内酯为原料，通过化学催化方法制备了高辛烷值汽油。首先以制备的介孔固体酸Si02．A1203为催化剂，转化Y。戊内酯制备了丁烯，然后以合成的BF3"2CF3CH20H为催化剂，以Y．戊内酯转化制得的丁烯和添加的异

5、丁烷为原料，通过催化烷基化反应制备了高辛烷值汽油。(1)生物质平台化合物丫．戊内酯催化转化为丁烯的研究：采用溶胶凝胶法合成了一系列不同硅铝摩尔比的Si02．A1203催化剂，采用TG，XRD，BET，Pyridine．FTlR以及SEM等方法对催化剂进行了较系统的表征，结果表明：Si02．A1203为大比表面积介孔结构；催化剂表面存在不同酸量的Lewis和Br／Snsted酸酸位；随着硅铝摩尔比的增加，催化剂表面Br6nsted酸酸位逐渐增加，Lewis酸酸位逐渐减小，且催化剂总的酸量逐渐减小。使用

6、不同硅铝摩尔比Si02．A1203对催化Y．戊内酯转化为丁烯的考察表明：由于催化剂表面有足量的BrSnsted酸酸位和少量的Lewis酸酸位，硅铝摩尔比为4：1的Si02．A1203的催化剂表现出最高的催化活性和选择性。通过对不同反应温度、时间、压力以及催化剂含量的考察，Si02．A1203催化十戊内酯转化为丁烯最适宜的反应条件为：以硅铝摩尔比4：1的Si02．A1203为催化剂，在350℃，催化剂含量5wt％，反应4h下，丫．戊内酯转化率达到99％以上，丁烯最高产率达97％，同时，通过固定床反应器

7、对催化剂寿命进行了评价，催化剂在30h内催化活性无明显变化。结合Y．戊内酯分子结构和实验结果，探讨了1，一戊内酯脱羰基反应机理为：Y．戊内酯先开环生成戊烯酸，然后在催化剂表面Lewis和Br／Snsted酸的作用下，戊烯酸发生裂解得到丁烯和二氧化碳。(2)丁烯和异丁烷烷基化反应制备高辛烷值汽油的研究摘要以分层法合成的BF3"2CF3CH20H强酸性配位络合物为催化剂，催化异丁烷和丁烯烷基化反应制备了高辛烷值汽油。通过对不同反应温度和时间的考察，异丁烷和丁烯烷基化反应最适宜的反应条件为：以BF3"2C

8、F3CH20H为催化剂，物料比10：l(异丁烷／丁烯)，在10℃，反应10min下，丁烯的转化率可达99％以上，C8组分最高产率为82．47％，其中三甲基戊烷(TMP)72．89％，二甲基己烷(DMH)12．87％，汽油研究法辛烷值(RoN)为95．4，马达法辛烷值(MON)为93．4，汽油的性能完全符合EN228型汽油的规格。同时对催化剂循环再生进行了考察表明：催化剂在使用6次时仍表现出良好的催化活性。此外，对BF3"2CF3CH20H酸催化异丁烷和丁烯烷基化的反应