油脂催化裂解制備液體燃料油基礎(chǔ)研究.pdf

1、油脂是一類重要的可再生資源，是酯交換法制備生物柴油的重要原料。然而脂肪酸甲酯類生物柴油在生產(chǎn)成本及自身性質(zhì)上存在諸多缺陷，在實(shí)際應(yīng)用中遇到一定的困難。為此，本研究以油脂為原料，采用催化裂解的方法制備高熱值、低溫流動性好的可再生液體燃料油。研究催化裂解工藝過程及相應(yīng)的酸值調(diào)控機(jī)制，并制備了高效非均相固體酸催化劑，研究的主要內(nèi)容及結(jié)果歸納如下：
　　1.研究了油脂的催化裂解機(jī)理、工藝及其產(chǎn)物特性。采用熱重-量熱分析法，研究催化裂解過程

2、機(jī)理，提出堿性催化劑催化裂解新工藝。考察了三種催化裂解反應(yīng)器，包括間歇式反應(yīng)器、旋轉(zhuǎn)錐式反應(yīng)器和催化精餾反應(yīng)器。研究相應(yīng)的裂解工藝過程并確定催化精餾反應(yīng)是催化裂解制備液體燃料的適宜方法。較佳工藝條件為：Na2 CO3為催化劑，精餾柱溫度為320~350℃，裂解溫度為450~500℃，進(jìn)料速度為35 g/h。所制備燃料性能如下：密度825 kg/m3，粘度4.0 mm2/s，熱值42 MJ/kg，冷凝點(diǎn)-9℃，冷濾點(diǎn)-4℃。相比較脂肪酸甲

3、酯類生物柴油，其低溫流動性和熱值均有明顯改善。在該工藝條件下一并研究棕油、麻瘋油、光皮油、桐油四種油脂的催化裂解效果。結(jié)果表明催化精餾裂解法具有很好的原料適應(yīng)性，催化裂解后的產(chǎn)物組成通過GC-MS確證，主要為碳鏈小于C24的烷烴、烯烴化合物，以及少量的醛、羧酸等化合物。
　　2.研究了固體酸催化劑的催化性能，并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。結(jié)果表明，采用水熱合成法制備的以介孔ZrO2為載體（M-ZrO2），S2 O82-為酸性促進(jìn)基團(tuán)所制備的

4、固體酸有較好的催化活性。確定催化劑S2O82-/M-ZrO2的較佳制備條件是：S2O82-鹽溶液濃度為2.5mol/L，焙燒溫度550℃、焙燒時間3 h。采用XRD、TG-DSC、N2吸附脫附及SEM對M-ZrO2和S2 O82-/M-ZrO22的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。結(jié)果表明：介孔ZrO的比表面積為398.0m2/g，平均孔徑5.67 nm，以無定形或微小晶粒存在；S2O82-/M-ZrO2的比表面積和孔容比介孔ZrO小，呈四方晶相，表面不平

5、整，呈多孔穴的蜂窩狀疏松結(jié)構(gòu)。以乙酸、乙醇酯化反應(yīng)做為模型反應(yīng)，在SO2-/M-ZrO2催化下，酯化率達(dá)到51.4％。
　　3.采用酯化效果較好的S2O82-/M-ZrO2固體酸催化劑研究了油脂裂解液體產(chǎn)物（裂解油）的酸值調(diào)控方法。最優(yōu)條件為：選用4%的S2O82-/M-ZrO2固體酸催化劑，m(甲醇)：m(裂解油)=0.3，裂解油酸值降至6 mgKOH/g，酯化率達(dá)到94.4%；重復(fù)利用三次后，酯化率降至84.8%。FT-IR和