酸催化制備生物柴油的研究.pdf

1、石油危機、環(huán)境污染加速了可再生、環(huán)境友好替代能源的發(fā)展，生物柴油無疑是其中的一個熱點，但是原料成本過高在很大程度上限制了生物柴油的推廣和使用。低成本原料油往往含有較多的游離脂肪酸，對堿催化的酯交換反應和后續(xù)分離過程有較大的影響。一般的工藝過程中，先將其中游離脂肪酸與低碳醇在酸催化下通過酯化反應轉變成相應的酯降低其酸值。傳統(tǒng)的液體酸催化劑不僅副反應多，腐蝕設備，還會產(chǎn)生大量的含酸廢水，污染環(huán)境，以固體酸替代液體酸是環(huán)境友好的綠色過程，固體

2、酸容易回收，且易與產(chǎn)物分離。 本文首先以花生油和甲醇為原料，對甲苯磺酸為催化劑進行酯交換反應制備生物柴油，當對甲苯磺酸用量為油脂質(zhì)量的0.5％，醇油物質(zhì)的量之比為10:1，反應溫度為150℃，反應時間為1.5h時，生物柴油的收率可達到93.6％?？偞呋瘎┯昧繛?.5％(占油脂質(zhì)量)、醇油物質(zhì)的量之比為14:1、反應溫度為150℃、反應4.0h，生物柴油收率可達97.9％。由對甲苯磺酸作催化劑制備的生物柴油酸值均低于0.8 mg

3、KOH·g-1，符合生物柴油酸值標準，不需要進行堿洗。 對現(xiàn)有的幾種固體酸催化劑進行篩選，得到了催化效果較好的固體酸催化劑Hβ分子篩，系統(tǒng)的研究了反應條件對其酯化/酯交換反應制備生物柴油的影響。向大豆油中調(diào)入環(huán)烷酸得到高酸值油脂，采用固體酸Hβ分子篩作催化劑，研究了在甲醇相亞臨界條件下，酯化/酯交換反應制備生物柴油的較適宜條件，結果表明：當采用不同酸值油脂為原料，在醇油物質(zhì)的量之比為12.5:1、催化劑用量為油脂質(zhì)量的5％、反應

4、溫度為300℃、反應2h條件下，酯交換反應制備生物柴油，收率均可達90％以上。為在低醇油物質(zhì)的量之比時獲得較高生物柴油收率，實驗采用了兩次酯交換法，在相同條件下，生物柴油收率高達98％。 Hβ分子篩催化制備的生物柴油酸值較高，不符合圍內(nèi)生物柴油酸值標準，為此，對制備的生物柴油進行堿洗，堿洗液宜采用Na2CO3溶液。為了避免生物柴油長期放置發(fā)生水解和氧化致使酸值升高超出國內(nèi)生物柴油酸值標準，應選擇無水Na2CO3加入量超出理論加

5、入量。當Na2CO3堿液摩爾濃度為0.75mol·L-1時，生物柴油堿洗后得率最高為93.8％。 高酸值油脂與甲醇酯化/酯交換反應制備生物柴油過程中，副產(chǎn)物水與過量的甲醇混合給后續(xù)的甲醇回收增加了負荷，考慮使用高沸點的甘油與油脂中的游離脂肪酸進行酯化反應得到甘油脂肪酸酯并同時脫水，這些甘油酯與甲醇進行酯交換制備生物柴油時過量的甲醇不含水。因此，甲醇的回收工藝將會簡化。研究了有機酸(以環(huán)烷酸代替，酸值134 mg KOH·g-1)