Collaborative Research: SusChEM: Phase-specific catalysis combined with reactive distillation for the selective production of butadiene from y-valerolactone

合作研究:SusChEM:相特异性催化与反应蒸馏相结合,用于从γ-戊内酯选择性生产丁二烯

基本信息

  • 批准号:
    1605114
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 17.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-09-01 至 2020-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

1605114 / 1605071 PIs: Bond, Jesse Q. / Crossley, Steven P. Title: Collaborative Research: SusChEM: Phase-specific catalysis combined with reactive distillation for the selective production of butadiene from y-valerolactoneEconomically feasible conversion of biomass to chemicals is of critical importance for sustainability. Inherent inefficiencies in alkane activation and production gaps caused by the recent shale gas boom have created niches within the petrochemical industry that might realistically be filled by biomass. The goal of this collaborative project is to develop a new technology for selective production of a relatively high-value petrochemical, butadiene, from aqueous solutions of gamma-valerolactone, a biomass derived chemical. The butadiene markets have become increasingly volatile after the recent paradigm shift in refinery operation. The researchers will develop a multiphase reactor to achieve selective butadiene production from aqueous solutions of gamma-valerolactone.The envisioned chemical transformation occurs through sequential ring opening of valerolactone to form pentenoic acid isomers, which subsequently undergo decarbonylation to form butadiene. A multiphase reactor will be employed to achieve ring opening of valerolactone to form pentenoic acids in an aqueous phase, extraction of these pentenoic acids into an organic phase, decarbonylation of pentenoic acids in the organic phase to form butadiene, and reactive distillation of butadiene from the organic phase to a sweep gas. Fundamental studies of the governing phenomena will be undertaken in order to develop strategies for maximizing butadiene selectivity. The aim will be to integrate non-ideal solution thermodynamics, phase and chemical equilibria, reaction kinetics, and transport phenomena into an overall process model and functional reactor design. This approach will also lead to a better fundamental understanding of condensed phase catalysis and multiphase reactors. In addition to training graduate students, the PIs plan to engage high school and undergraduate students in their research and develop an educational module on biomass refining.
1605114 /1605071 PIS:Bond,Jesse Q. / Crossley,StevenP。对可持续性的重要性。最近的页岩气繁荣引起的烷烃激活和生产差距的固有效率低下,在石化行业内造成了壁ni,可能实际上被生物量填补了。该协作项目的目的是开发一种新技术,以选择性地生产相对高的石化化学丁二烯,该技术是从Gamma-valerolactone的水溶液(一种生物质衍生化学物质的水性溶液中)开发的。在炼油厂运营最近的范式转变之后,丁二烯市场变得越来越波动。研究人员将开发一个多相反应器,以从伽马 - 瓦拉利酮的水溶液中实现选择性丁二烯产生。设想的化学转化是通过瓣膜的顺序打开瓣膜的环发生的,形成了戊酸异构体,随后会形成脱氨基苯二烯烯类以形成butadiene。将采用多相反应堆在水相中实现甲状腺乳酮的环打开,以在水相中形成戊酸,将这些戊酸的提取到有机相中,在有机相中脱邻苯甲酸,形成丁二烯,以形成丁二烯,并从丁二烯中形成丁二酸,并有机阶段扫荡气体。为了制定最大化丁二烯选择性的策略,将进行对管理现象的基本研究。目的是将非理想溶液的热力学,相和化学平衡,反应动力学以及转运现象整合到整个过程模型和功能反应器设计中。这种方法还将导致对凝结相催化和多相反应器的基本了解。除了培训研究生外,PIS计划还计划吸引高中和本科生研究,并开发有关生物质炼油的教育模块。

项目成果

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