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柴油添加剂聚甲醛二甲醚的合成研究

作　者: 刘奕
导　师: 李平
学　校: 华东理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 聚甲醛二甲醚甲缩醛多聚甲醛工艺条件反应动力学
分类号: TE624.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

聚甲醛二甲醚(Polyoxymethlyene dimethyl ethers),简称PODEn(n=2-6),是一类具有CH3(CH2O)nOCH3结构通式的同系物,具有较高的含氧量(45%～49%)和十六烷值(>63)。向柴油中添加适量的聚甲醛二甲醚,能够在不对柴油机结构进行改造的前提下,有效提高燃烧效率以及减少尾气中烟灰以及COX, NOX的排放,是具有应用前景的新型柴油添加组分。本文采用在高压釜中间歇合成的方式,对聚甲醛二甲醚对合成路线进行了筛选,选择出了较优的合成路线,并针对该路线进了工艺条件的优化,对合成聚甲醛二甲醚的反应机理及动力学进行了研究。实验结果表明,以甲缩醛(DMM)与多聚甲醛(POM)为原料,以液体酸A为催化剂,反应能取得较优的结果。在115℃,300r/min, mDMM:mPOM=2,自生压(0.5MPa),催化剂液体酸A用量为0.05wt%,反应时间为2h的条件下,甲缩醛的转化率为82.6%,多聚甲醛的转化率为84.4%,目标产物PODE2-6的收率可达62.7%。以甲缩醛和多聚甲醛合成聚甲醛二甲醚的反应动力学可由多步串联动力学模型描述,各步反应级数均为1,各步反应的表观活化能依次为73.92,74.97,88.76,100.34,110.22kJ.mo1-1。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-26
  1.1 前言  9
  1.2 文献综述  9-25
    1.2.1 柴油添加剂的发展现状  9-11
    1.2.2 新型柴油添加剂聚甲醛二甲醚的发展现状  11-20
    1.2.3 合成聚甲醛二甲醚中间原料的国内外研究现状  20-25
  1.3 本文研究内容  25-26
第2章实验部分  26-31
  2.1 试剂与催化剂  26-27
  2.2 固体酸催化剂的预处理及表征方法  27
    2.2.1 阳离子交换树脂的预处理  27
    2.2.2 分子筛的预处理  27
    2.2.3 分子筛的表征  27
  2.3 实验方法  27-31
    2.3.1 聚甲醛二甲醚的合成与分析方法  27-30
    2.3.2 合成聚甲醛二甲醚的表观动力学测定  30-31
第3章聚甲醛二甲醚的合成路线  31-38
  3.1 反应物的筛选  31-35
    3.1.1 提供聚甲醛段的反应物筛选  31-33
    3.1.2 提供甲基封端的反应物筛选  33-35
  3.2 催化剂的筛选  35-36
    3.2.1 固体酸催化剂  35-36
    3.2.2 液体酸催化剂  36
  3.3 小结  36-38
第4章合成聚甲醛二甲醚的工艺条件的优化  38-42
  4.1 原料配比的影响  38-39
  4.2 转速与反应时间的影响  39
  4.3 催化剂用量的影响  39-40
  4.4 温度的影响  40-41
  4.5 压力的影响  41
  4.6 小结  41-42
第5章合成聚甲醛二甲醚的表观反应动力学  42-55
  5.1 合成聚甲醛二甲醚的反应机理  42-45
    5.1.1 反应机理的推导  42-43
    5.1.2 反应机理的验证  43-45
  5.2 合成聚甲醛二甲醚的表观反应动力学  45-54
    5.2.1 表观动力学模型的建立  45-46
    5.2.2 表观反应级数的确定  46-48
    5.2.3 表观反应速率常数的计算  48-51
    5.2.4 表观活化能的计算  51-54
  5.3 小结  54-55
第6章总结与展望  55-57
  6.1 总结  55
  6.2 展望  55-57
参考文献  57-61
致谢  61

柴油添加剂聚甲醛二甲醚的合成研究

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