臺灣博碩士論文加值系統

以磺酸碳化觸媒(HSR)進行甘油(Glycerol,GLY)與叔丁醇(Tert-Butanol,TBA)醚化反應的產物可用來當作柴油含氧添加劑。在高壓反應器內，固定實驗條件TBA/GLY莫耳比為4:1，時間為18小時，觸媒量為甘油的10 wt%，在不同操作溫度(90~200℃)探討其反應行為。當反應溫度為200℃時，甘油與叔丁醇醚化反應的產物明顯的形成油水分離，將油相產物進行蒸餾後以1：4的體積比例與高級柴油混合，測得高級柴油的十六烷指標(cetane index)由原本的50.1提升至52.6，藉此推估蒸餾後的油相產物有機會成為生質或石油含氧添加劑。

The etherification of glycerol with tert-butanol on the sulfonated carbon catalyst (HS-R) provides a way to transform glycerol into a value added product to be used as an oxygenated additive to diesel fuels. With a 4:1 molar ratio of tert-butanol to glycerol, a 1:10 weight ratio of catalysts to glycerol, the etherification reaction glycerol with tert-butanol in an autoclave under autogenic pressures were performed over the reaction temperatures ranged from 363 K to 473 K at the reaction time of 18 hours. We found that under the reaction temperature (473 K), a separation of oil phase and water phase of the product mixture can be achieved. The distillated oil phase product of the product mixture can increase the cetane index 50.1 of the pure petroleum diesel to 52.6 of the mixture of a 1:5 volume ratio of the distillated oil phase product to the pure petroleum diesel. Therefore, the distillated oil phase product can be a candidate of oxygenate additive for diesels (bio or petroleum).

誌謝 I
中文摘要 II
Abstract III
目錄 IV
圖目錄 VIII
表目錄 XII
符號說明 XV
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 甘油醚化文獻回顧 3
1.3 研究動機及目標 7
1.4 章節介紹 7
第二章 實驗 9
2.1 甘油醚化化學反應機制 10
2.2 甘油與叔丁醇醚化的化學反應途徑 13
2.3 藥品及觸媒製備 15
2.3.1 藥品介紹 15
2.3.2 觸媒製備 15
2.4 實驗變因 16
2.4.1 實驗之固定變因 16
2.4.2 實驗之操作變因 18
2.5 實驗設備裝置 19
2.6 分析儀器介紹 23
2.7 分析方法 29
2.7.1分析方法流程圖 30
2.7.1.1氣相產物IB質量計算 32
2.8 實驗操作流程 33
第三章 結果與討論 36
3.1甘油與叔丁醇及異丁烯醚化反應比較 36
3.2 甘油與叔丁醇醚化反應物之配方與反應操作條件 41
3.3 變化反應溫度對醚化反應產物之影響 43
3.3.1 起始物與90℃反應液相產物圖譜比較 43
3.3.2 90℃反應液相產物與120℃反應液相產物圖譜比較 46
3.3.3 120℃反應液相產物與150℃反應液相產物圖譜比較 49
3.3.4 150℃反應液相產物與180℃反應液相產物圖譜比較 53
3.3.5 180℃反應液相產物與190℃反應液相油相產物
圖譜比較 57
3.3.6 190℃反應液相產物與200℃反應液相油相產物
圖譜比較 61
3.3.6.1 液相異丁烯波峰位置分析 65
3.3.6.2 叔丁醇自行脫水的產物二叔丁基醚波峰位置分析 69
3.3.6.3 叔丁醇波峰位置分析 73
3.3.6.4 氣相產物波峰位置分析 76
3.4 觸媒添加量的影響 80
3.5 200℃反應油相產物蒸餾 85
3.5.1 蒸餾前原液與40℃蒸餾出之液體(D1)比較 87
3.5.2 40℃蒸餾出之液體(D1)與150℃蒸餾出之液體(D2)
比較 90
3.5.3 150℃蒸餾出之液體(D2)與170℃蒸餾出之液體(D3)
比較 93
3.5.4 170℃蒸餾出之液體(D3)與200℃蒸餾出之液體(D4)
比較 96
3.5.5 200℃蒸餾出之液體(D4)與230℃蒸餾出之液體(D5)
比較 99
3.5.6 230℃蒸餾出之液體(D5)與260℃蒸餾出之液體(D6)
比較 102
3.6 200℃反應油相產物以170℃蒸餾出之液體產物
組成元素分析 105
3.7 200℃反應油相產物以170℃蒸餾出之液體產物
官能基分析 108
3.8 200℃反應油相產物之十六烷指標分析 111
第四章 結論 115
參考文獻 116

[1] 林昀輝，“生質柴油的發展與推動”，永續產業發展雙月刊第35期，2007。
[2] Gerpen, J. Biodiesel processing and production. Fuel Processing Technology. 2005, 86, 1097.
[3] Zheng, Y. Commodity Chemicals Derived from Glycerol, an Important Biorefinery Feedstock. Chem. Rev., 2008, 108, 5253.
[4] 游育欣，“車用汽油中替代含氧添加劑種類及含量對機車引擎排放多環芳香烴化合物之影響”，碩士論文，嘉南藥理科技大學環境工程研究所，2005。
[5] Macho, V.; Polievka, M.; Kavala, M.; Novak, L. On some aspects of
communication strategy in television political discourse. CS Patent. 1978, 190, 755.
[6] Behr, A.; Obendorf ,L. Verfahrensentwicklung der saurekatalysierten
Veretherung von Glycerin mit Isobuten zu Glycerintertiarbutylethern. Chem. Ing. Tech. 2001, 73, 1463.
[7] Klepačova, K.; Mravec, D.; Hajekova, E.; Bajus, M. Etherification of
Glycerol. Petrol. Coal. 2003, 45, 54.
[8] Klepačova, K.; Mravec, D.; Bajus, M. Tert-Butylation of Glycerol Catalysed by Ion-exchange Resins. Appl. Catal. A: Gen. 2005, 294, 141.
[9] Karinen, R. S.; Krause, A. O. I. K. New Biocomponents from Glycerol. Appl. Catal. A: Gen. 2006, 306, 128.
[10] Klepačova, K.; Mravec, D.; Bajus, M. Etherification of Glycerol and Ethylene Glycol by Isobutylene. Appl. Catal. A: Gen. 2007, 328, 1.
[11] Frusteri, F. Catalytic etherification of glycerol by tert-butyl alcohol to produce oxygenated additives for diesel fuel. Applied Catalysis A. General, 2009, 367, 77.
[12] Zhao, Y.； Wang, H.； Zhao, Y.；Shen, J. Preparation of a Novel Sulfonated Carbon Catalyst for the Etherification of Isopentene with Methanol to Produce Tert-Amyl-Methyl Ether. Appl. Catal. A: Gen. 2010, 824.
[13] Clacens, J. Selective etherification of glycerol to polyglycerols over impregnated basic MCM-41 type mesoporous. catalysts, Applied Catalysis A: General, 2002, 227, 181.
[14] Honkela, M.L. Influence of polar components in the dimerization of isobutene. Catalysis Letters, 2003, 87, 113.
[15] Pariente, S. Etherification of glycerol with ethanol over solid acid catalysts. Green Chemistry, 2008, 11, 1256.

[16] Garcia, J. I.; Garcia-Marin, H.; Mayoral, J. A.; Perez, P. Green Solvents from Glycerol. Synthesis and Physico-Chemical Properties of Alkyl Glycerol Ethers. Green Chem., 2010, 12, 426-434.
[17] 陳東輝，“甘油與第三級丁醇醚化程序之全域最適化操作研究”，碩士論文，大同大學化學工程研究所，2010。