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摘 要

生物柴油是一种非常洁净的合成油，其密度比水小，稳定性好，在长期保存的情况下不会发生变质。我们常用的三大化石燃料是不可再生的，但生物柴油却是一种可以再生的资源，当我们对生物柴油需求量增大时，然而副产物甘油产量过剩的问题也显现出来，因此在生物柴油发展过程中，甘油的正确规模化应用，对生物柴油的发展起着推动作用。丙酮缩甘油，常温状态下无色透明，被广泛使用的有机反应合成中间体。本次实验中，我们需要用到的反应物原料是甘油与丙酮，催化剂使用的是离子液体，并且采用反应精馏法来合成丙酮缩甘油，实验中，用蠕动泵连续不断地打入丙酮至三颈烧瓶中，以填料塔为反应器 ，将反应过程中生成的水和丙酮蒸馏出去收集，我们分析测试的影响因素有反应时间、温度、反应物料摩尔比、催化剂用量、填料塔温度以及填料塔高度。最后得到结果分析：在反应加热精馏条件下，本次实验的最优的反应条件是反应时间120 min，反应温度80 ℃，催化剂离子液体用量是甘油质量的5%，丙酮甘油摩尔比为2:1，填料塔温度120 ℃，填料塔高度为60 cm。在此条件下得到丙酮缩甘油的产率为72.6%。

关键词：生物柴油 丙酮缩甘油 单因素分析法 最优反应条件

Synthesis of Acetone Glycerin by Fixed - Bed Reactor

ABSTRACT

Biodiesel is a very clean synthetic oil, its density is smaller than the water, good stability, in the case of long-term preservation will not happen deterioration. We are commonly used in the three fossil fuels are not renewable, but biodiesel is a renewable resource, when we increase the demand for biodiesel, but the byproduct of the problem of excess glycerol production also emerged, so the biological Diesel development process, the correct use of glycerol scale, the development of biodiesel play a catalytic role. Acetone reduced glycerol, colorless and transparent at room temperature, is widely used organic synthesis intermediates. In this experiment, we need to use the reactant raw material is glycerol and acetone, the catalyst is the use of ionic liquid, and the use of reactive distillation to synthesize acetone glycerol, the experiment, with peristaltic pump continuous into the acetone to Three-necked flask, the packed tower for the reactor, the reaction process of water and acetone distillation out to collect. We analyzed the reaction factors, reaction time, temperature, reaction material molar ratio, catalyst dosage, packing tower temperature and packing tower height. Finally, the results were analyzed. Under the condition of reactive heating distillation, the optimum reaction conditions were 120 min reaction time, reaction temperature 80 ℃, catalyst ionic liquid dosage 5%, Acetone glycerol molar ratio of 2: 1, packing tower temperature 120 ℃, packing tower height of 60 cm. The yield of acetone-reduced glycerol under this condition was 72.6%.

Key Words: Biodiesel; Acetone reduced glycerol; univariate analysis; optimal reaction conditions

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 甘油的应用 1

1.2.1 氢解 1

1.2.2 氧化 2

1.2.3 酯化 3

1.2.4 醚化 3

1.2.5 重整制氢 4

1.3 缩酮类化合物的研究 5

1.3.1 一元醇缩醛（酮） 5

1.3.2 甘油缩醛（酮） 5

第二章 固定床反应器合成丙酮缩甘油 7

2.1 主要试剂、原料及仪器设备 7

2.1.1 主要试剂、原料 7

2.1.2 主要仪器设备 7

2.2 实验过程 8

2.2.1 实验步骤 8

2.2.2 分析方法 9

2.3 结果与讨论 10

2.3.1 反应时间的影响 10

2.3.2 反应温度的影响 11

2.3.3 丙酮与甘油摩尔比的影响 12

2.3.4 催化剂用量的影响 13

2.3.5 填料塔温度的影响 14

2.3.6 填料塔高度的影响 15

第三章 结论 17

参考文献 18

致谢 21

第一章 绪论

1.1 研究背景

随着地球上的三大化石燃料，煤、石油和天然气不断被人类开采利用，也日益变得枯竭。不可再生资源的使用和浪费，也使得我们的环境越来越恶化。因此选择清洁的可再生能源逐渐成为了研究的重点对象。生物质能源范围遍布广阔、蕴藏丰富、是一种环境友好的清洁绿色能源，满足人类可持续发展的需求。因此，生物质能源在未来的一段时间内很有可能部分取代传统的石化能源，对社会的可持续发展发挥巨大的推动作用。

生物质是指任何可再生或可循环的有机物质, 包含所有的动植物和微生物，以及经这些生命体排泄代谢所产生的有机物^[1]。中国人口众多，经济繁荣迅速，在经济飞速增长的同时不能以破坏环境为代价。因此寻求新型环境友好能源，开发利用生物质有利于促进我国经济可持续发展。

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