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【24h】

Etude de la deshydratation des pentoses dans un reacteur tubulaire visant la production de furfural en milieu biphasique

機(jī)譯:旨在在雙相介質(zhì)中生產(chǎn)糠醛的管式反應(yīng)器中戊糖脫水的研究

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摘要

Le furfural est produit actuellement par des procedes industriels "batch" utilisant des catalyseurs acides tres actifs, comme l'acide sulfurique ou l'acide chlorhydrique. Ces methodes offrent des rendements molaires moyens en furfural de 40 a 50% du furfural potentiel contenu dans la source de pentosans, principale composante de la fraction hemicellulosique de la biomasse. Ces rendements sont accompagnes d'une selectivite de l'ordre de 50%. La forte activite des acides mineraux rend la reaction de deshydratation peu selective. En effet, sous hautes acidite et temperature, la formation de polymeres derives du furfural et de sous-produits de condensation devient inevitable. Considerant que la fraction hemicellulosique, selon l'essence d'arbre, peut representer entre 20 et 40% en masse de la biomasse vegetale, cette matiere premiere renouvelable demeure, encore a ce jour, sous valorisee.;Ce memoire presente une nouvelle unite reactionnelle ou la technologie du reacteur "plug flow" biphasique est utilisee de facon a ce que le furfural produit dans la phase aqueuse soit transfere instantanement dans un solvant organique. Ce mode d'operation solubilise le furfural des sa formation, limitant ainsi sa degradation/polymerisation. De plus, la methode proposee se tourne vers des catalyseurs moins actifs et plus selectifs que les acides mineraux (HCl, H2SO4, etc.): les zeolithes. La deshydratation des pentoses necessitant une catalyse acide, l'impregnation des zeolithes etudiees fut executee avec l'acide phosphorique (H3PO4). Les conditions d'operation de l'unite jugees optimales ont ete evaluees, a priori, par des simulations cinetiques. Des travaux preliminaires effectues sur la regeneration et la reutilisation de ces catalyseurs heterogenes ont demontre l'interet de poursuivre la recherche dans cette direction. Des rendements molaires et selectivites eleves atteignant plus de 90% du furfural potentiel furent obtenus. Un exercice de dimensionnement, presente en Annexe A, a permis de demontrer que la conception d'un tel reacteur etait realisable a l'echelle industrielle.;Mots cles: Deshydratation acide, pentose, production de furfural, reacteur tubulaire biphasique, catalyse heterogene, zeolithe.
機(jī)譯:糠醛目前是通過使用非?;顫姷乃岽呋瘎缌蛩峄螓}酸,通過工業(yè)間歇法生產(chǎn)的。這些方法的糠醛平均摩爾產(chǎn)率為戊聚糖來源(生物質(zhì)半纖維素級分的主要成分)中所含潛在糠醛的40%至50%。這些產(chǎn)率伴隨著約50%的選擇性。無機(jī)酸的高活性使脫水反應(yīng)的選擇性不高。實際上,在高酸度和高溫下,不可避免地要形成由糠醛和縮合副產(chǎn)物形成的聚合物??紤]到半纖維素部分(取決于樹木的種類)可以占植物生物量的20%至40%(質(zhì)量),因此直到今天,這種可再生原料仍然被低估了。其中使用雙相活塞流反應(yīng)器技術(shù)的方式是將在水相中產(chǎn)生的糠醛立即轉(zhuǎn)移到有機(jī)溶劑中。這種操作模式可從糠醛的形成中溶解出來,從而限制了糠醛的降解/聚合。另外,與無機(jī)酸(HCl,H2SO4等):沸石相比,所提出的方法轉(zhuǎn)向活性較低,選擇性更高的催化劑。戊糖的脫水需要酸催化,所研究的沸石的浸漬用磷酸(H3PO4)進(jìn)行。先驗地通過動力學(xué)模擬評估了被認(rèn)為是最佳單元的工作條件。對這些非均相催化劑的再生和再利用進(jìn)行的初步工作表明了對該方向繼續(xù)研究的興趣。獲得的高摩爾和選擇性收率達(dá)到了潛在糠醛的90%以上。附件A中的上漿實驗證明了這種反應(yīng)器的設(shè)計在工業(yè)規(guī)模上是可行的。關(guān)鍵詞:酸脫水,戊糖,糠醛生產(chǎn),雙相管式反應(yīng)器,多相催化,沸石。

著錄項

  • 作者

    Morin, Jean-Francois.;

  • 作者單位

    Universite de Sherbrooke (Canada).;

  • 授予單位 Universite de Sherbrooke (Canada).;
  • 學(xué)科 Chemical engineering.
  • 學(xué)位 M.Sc.A.
  • 年度 2008
  • 頁碼 91 p.
  • 總頁數(shù) 91
  • 原文格式 PDF
  • 正文語種 eng
  • 中圖分類
  • 關(guān)鍵詞

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