菜籽油酯交換制備生物柴油的研究.pdf

1、生物柴油是環(huán)境友好的替代燃料，本文以菜籽油和甲醇為原料，催化酯交換法制備生物柴油。研究了不同類型的催化劑的催化反應(yīng)及產(chǎn)物處理過程并探索最佳工藝流程，對均相堿催化和固體酸堿催化分別做了實(shí)驗(yàn)對比，采用固體酸催化劑催化的酯交換反應(yīng)過程避免了傳統(tǒng)均相酸堿催化產(chǎn)物分離困難和環(huán)境污染問題，固體酸催化劑催化的酯化反應(yīng)過程和產(chǎn)物品質(zhì)對生物柴油的技術(shù)進(jìn)步和工業(yè)應(yīng)用都有重要的意義。主要工作如下：
　　 1、均相堿催化菜籽油和甲醇酯交換制備生物柴油。

2、研究了在高壓釜中堿催化作用下制備生物柴油的最優(yōu)工藝條件，考察了醇油摩爾比、催化劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等因素對反應(yīng)的影響，討論了甲醇中的含水量對KOH催化酯交換反應(yīng)生物柴油產(chǎn)率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，優(yōu)化反應(yīng)條件為：催化劑KOH用量為菜籽油質(zhì)量的1.0％，醇油摩爾比為7：1，反應(yīng)溫度為50℃，反應(yīng)時(shí)間為100min。KOH催化制備生物柴油的反應(yīng)體系中甲醇的含水量對生物柴油產(chǎn)率影響顯著，甲醇的水含量與生物柴油產(chǎn)率呈線性關(guān)系，甲醇水含量越高

3、，生物柴油產(chǎn)率越低。甲醇含水量由0.09％增至0.72％時(shí)，在優(yōu)化反應(yīng)條件下生物柴油產(chǎn)率由95％降為86％。研究結(jié)果還表明，KOH催化效果比NaOH催化效果好，所需要的反應(yīng)時(shí)間更短，生物柴油的產(chǎn)率更高。
　　 2、采用沉淀浸漬法制備了SO42-/Fe2O3固體超強(qiáng)酸催化劑，考察了制備過程中沉淀溫度、焙燒溫度、焙燒時(shí)間、浸漬液濃度對催化活性的影響，結(jié)果表明焙燒溫度對催化劑活性影響較大，在冰水浴中沉淀、500℃下焙燒所得催化劑活性最

4、高，生物柴油的產(chǎn)率較高。采用XRD和FTIR對催化劑進(jìn)行表征，F(xiàn)TIR結(jié)果表明該催化劑具有超強(qiáng)酸結(jié)構(gòu)。
　　 3、為了進(jìn)一步提高生物柴油產(chǎn)率和催化劑的使用壽命，制備了固體酸S2O82-/Fe2O3-ZO2-La2O3。在制備過程中Fe2O3與ZrO2復(fù)合再添加少量稀土氧化物L(fēng)a2O3，負(fù)載S2O82，最終制得固體超強(qiáng)酸S2O82-/Fe2O3-ZO2-La2O3，它的FTIR譜圖顯示出超強(qiáng)酸結(jié)構(gòu)。催化活性實(shí)驗(yàn)表明La的添加量要適

5、量，當(dāng)n(Fe)：刀(Zr)：刀(La)三者原子摩爾比為1：0.42:0.075時(shí)，對制備生物柴油具有較高催化活性，生物柴油的產(chǎn)率較高，較之單組分或雙組分催化劑的活性有較明顯提高。研究了反應(yīng)條件對催化活性的影響，最佳工藝條件為：催化劑用量為原料油質(zhì)量的2％，醇油摩爾比為12∶1，反應(yīng)溫度為220℃，反應(yīng)時(shí)間10h，生物柴油的產(chǎn)率為90.3％。對催化劑的重復(fù)使用性能進(jìn)行研究，結(jié)果表明重復(fù)時(shí)間達(dá)50h，所得生物柴油產(chǎn)率仍在83％以上。固體超