固體堿催化的連續(xù)雙酯交換反應(yīng)制備生物柴油.pdf

1、本文針對(duì)傳統(tǒng)甲醇-油脂酯交換制備生物柴油反應(yīng)體系效率低，副產(chǎn)物甘油需分離的問(wèn)題，將甘油與碳酸二甲酯的酯交換反應(yīng)與傳統(tǒng)甲醇-油脂酯交換反應(yīng)相結(jié)合，建立了固體堿催化連續(xù)雙酯交換體系快速制備無(wú)甘油生物柴油的新方法。
　　以不同種類鈣鹽焙燒得到的CaO為催化劑催化菜籽油-甲醇-碳酸二甲酯連續(xù)雙酯交換體系制備生物柴油，結(jié)果表明，900℃焙燒碳酸鈣得到的CaO具有最高催化活性，在油/酯/醇摩爾比為1:1:8，催化劑用量15％，反應(yīng)時(shí)間7h生物

2、柴油產(chǎn)率可達(dá)96.4%；在該反應(yīng)條件下得到的未經(jīng)處理的生物柴油中游離甘油的含量?jī)H為0.0196%，比傳統(tǒng)酯交換反應(yīng)制備的生物柴油中游離甘油的含量（0.1961%）明顯降低。采用TGA、BET、CO2-TPD和IR對(duì)催化劑進(jìn)行表征，結(jié)果表明，鈣鹽種類對(duì)于焙燒后得到的CaO表面性質(zhì)有很大影響，固體堿催化劑的表面堿性并不是決定催化活性的唯一因素，其孔結(jié)構(gòu)性質(zhì)也是影響催化劑活性的重要因素。
　　為了進(jìn)一步提高CaO固體堿催化活性，以CaO

3、為載體，采用浸漬法制備了一系列CaO負(fù)載堿金屬氯化物固體堿，分別考察負(fù)載型固體堿在催化甲醇-油脂-碳酸二甲酯連續(xù)雙酯交換反應(yīng)體系制備生物柴油中的反應(yīng)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，NaCl/CaO、KCl/CaO固體堿反應(yīng)性能較好。在最佳反應(yīng)條件下，NaCl/CaO催化連續(xù)雙酯交換反應(yīng)1h生物柴油產(chǎn)率可達(dá)97.1%，KCl/CaO催化連續(xù)雙酯交換反應(yīng)2h生物柴油產(chǎn)率可高達(dá)95.0%，與純CaO相比，反應(yīng)時(shí)間縮短了5-6h。對(duì)催化劑進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征發(fā)現(xiàn)

4、，NaCl/CaO催化劑的高活性極可能是由于NaCl與CaO發(fā)生同晶取代作用。
　　采用等體積浸漬法制備了一系列γ-Al2O3負(fù)載鉀鹽催化劑，將其用于催化連續(xù)雙酯交換反應(yīng)制備生物柴油，得到具有高催化活性的K2CO3/γ-Al2O3催化劑；在K2CO3負(fù)載量60%、催化劑用量30%條件下，反應(yīng)30min生物柴油產(chǎn)率可達(dá)99.0%以上。將催化劑進(jìn)行重復(fù)利用，其催化得到生物柴油產(chǎn)率仍可達(dá)到85.0%以上。通過(guò)表征分析發(fā)現(xiàn)K2CO3/γ-

5、Al2O3催化劑具有高活性的主要原因是由于當(dāng)負(fù)載量大于30%時(shí)，K2CO3與γ-Al2O3在高溫焙燒過(guò)程中得到新的強(qiáng)堿性位點(diǎn)K-O-Al，極大地提高了催化劑的堿性強(qiáng)度。
　　論文中還以K2CO3為活性組分，采用浸漬法制備了一系列負(fù)載型K2CO3固體堿，考察其催化甲醇-油脂-碳酸二甲酯連續(xù)雙酯交換反應(yīng)體系制備生物柴油的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，K2CO3/CaO固體堿反應(yīng)性能最佳。在浸漬時(shí)間8h，K2CO3負(fù)載量5%，焙燒溫度600℃時(shí)，