Hydrodeoxygenation of biomass derived model compounds
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2022-05-17
Department
Major/Subject
Chemical and Process Engineering
Mcode
CHEM3043
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
130+5
Series
Abstract
The hydrodeoxygenation (HDO) of biomass derived feedstocks is an essential part of bio-based fuels and chemicals producing processes. Removing the oxygen from such feedstocks can be used to produce hydrocarbons applicable as components of petroleum based diesel and gasoline. Investigation of such feedstocks is challenging due to the complexity of their structures. Thus, simplifying the investigated mixture via model compound studies is a convenient way of understanding the behaviour of such feedstocks’ reaction pathways and chemistry in different conditions. In this study, palmitic acid (fatty acid model compound), abietic acid (resin acid model compound) and guaiacol (lignin derivative) HDO reactions were tested in a semi-batch reactor system at 50 bar pressure under continuous hydrogen flow and in two different temperatures (290 °C and 310 °C). A binary mix of palmitic acid and abietic acid was also inspected in the thesis. The main products for palmitic acid were n-C16 and n-C15 hydrocarbons in both temperatures as well as in the binary mix. The abietic acid produced C19 olefinic trinaphthenes and tricyclic monoaromatics mainly in both reaction temperatures with low amounts of C20 tricyclic monoaromatics in the higher temperature. The abietic acid had different products in the binary mix test runs due to the effects of the fatty acid. There were also esters forming in the test runs, the largest amount found in the binary mix with fatty acid esters, resin acid esters as well as resin and fatty acid esters. The guaiacol produced cyclohexane as the main product next to its dimer bicyclohexyl.Hapenpoisto vedyllä (HDO) biomassan johdetuista syötöistä on olennainen osa biopohjaisten polttoaineiden ja kemikaalien tuotantoprosessia. Hapen poisto tämän kaltaisista syötöistä tuottaa fossiilisen dieselin ja bensiinin kokoisia hiilivetyjä. Biopohjaisten syöttöjen tutkiminen on haastavaa johtuen niiden monimutkaisista rakenteista. Täten malliaine kokeet ovat kätevä tapa tutkia ja ymmärtää biopohjaisten syöttöjen käyttäytymistä ja reaktio kemiaa erilaisissa olosuhteissa. Palmitiinihapon (rasvahapon malliainekomponentti), abietiinihapon (hartsihapon malliainekomponentti) ja guajakolin (ligniinijohdannainen) HDO-reaktioita tutkittiin puolipanosreaktorissa 50 bar:in paineessa jatkuvalla vetykaasun syötöllä. Tutkimuksessa käytettiin kahta reaktiolämpötilaa, jotka olivat 290 °C ja 310 °C. Testattavana oli myös palmitiinihapon ja abietiinihapon seos. Palmitiinihapon päätuotteet olivat n-C16 ja n-C15 hiilivedyt reaktiolämpötilasta riippumatta. Tämän lisäksi myös happojen seoksessa palmitiinihappo tuotti n-C16 ja n-C15 reaktiolämpötilasta riippumatta. Abietiinihaposta syntyi C19 olefiinisia trinafteenia ja trisyklisiä monoaromaatteja molemmissa reaktiolämpötiloissa. C20 trisyklisiä monoaromaatteja esiintyi pienissä määrissä korkeamman reaktiolämpötilan testeissä. Abietiinihapolla sen sijaan oli erilainen tuotejakauma happoseoksen testeissä kuin puhtaan hartsihapon testeissä, joka johtui rasvahapon vaikutuksesta. Esteröitymistä havaittiin erityisesti kokeissa, joissa käytettiin syöttönä hartsihapon ja rasvahapon seosta. Kokeissa nähtiin rasvahapon estereitä, hartsihappo estereitä sekä rasva- ja hartsihapon estereitä. Guajakolin päätuotteena oli sykloheksaani ja toisena tuotteena sen dimeeri, bisykloheksyyli.Description
Supervisor
Alopaeus, VilleThesis advisor
Kangas, JaniKeywords
hydrodeoxygenation, biomass derived model compounds, palmitic acid, abietic acid, guaiacol, fatty and resin acid