生物柴油管式反應(yīng)器固體酸催化劑的研制.pdf

1、當(dāng)前,隨著一次性能源可能面臨的枯竭,以及日益突出的環(huán)境問(wèn)題,資源的優(yōu)化合理利用和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展成為世界各國(guó)家面臨的一大挑戰(zhàn)。近年來(lái),生物柴油作為一種可再生綠色能源成為能源化工領(lǐng)域的一大亮點(diǎn),為解決即將枯竭的能源問(wèn)題提供了一種可能。
　　 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,催化劑的催化作用幾乎遍及了化學(xué)反應(yīng)的各個(gè)領(lǐng)域,而催化劑的制備又是催化作用的主體,被稱為現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的基石。均相催化劑(液體酸堿催化劑)是當(dāng)前生物柴油生產(chǎn)工業(yè)的主要催化劑,但

2、是均相催化劑本身具有的腐蝕性,反應(yīng)結(jié)束后不利于產(chǎn)物的分離,以及容易造成環(huán)境污染等缺點(diǎn),使得非均相催化劑(固體催化劑)的研究越來(lái)越廣泛。研究表明固體催化劑中的固體酸催化劑具有不易失活,對(duì)原料油的要求低,能夠催化高酸值和含水量較高的原料油一步法制備生物柴油等優(yōu)點(diǎn),因而具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文制備了固體超強(qiáng)酸催化劑S2O82-／ZrO2-SiO2,采用FT-IR,XRD,SEM,TG-DTA對(duì)催化劑進(jìn)行表征。研究了原料油(

3、光皮樹(shù)油)經(jīng)過(guò)生物柴油管式反應(yīng)器制備生物柴油的工藝,結(jié)合實(shí)際優(yōu)化工藝條件,并利用GC-MS分析脂肪酸甲酯的含量以及組成成分。檢測(cè)生物柴油的理化性能。試驗(yàn)結(jié)果表明:
　　 1、n(Zr):n(Si),陳化溫度,陳化時(shí)間,浸漬液(NH4)2S2O8的濃度,浸漬時(shí)間,焙燒溫度,焙燒時(shí)間對(duì)催化劑的制備均有影響。其中焙燒溫度,焙燒時(shí)間,浸漬時(shí)間為顯著性影響因素。
　　 2、對(duì)催化劑制備過(guò)程中的顯著性因素進(jìn)行回歸擬合,得到模型擬合程

4、度良好,可信度高的回歸方程:
　　 Y=96.92-1.48*A-0.93*B-1.43*C+0.180*A*B-0.81*A*C-0.47*B*C-1.63*A2-2.26*B2-0.29*C2(A:焙燒時(shí)間,B:浸漬時(shí)間,C:焙燒溫度),可用該回歸方程代替實(shí)驗(yàn)真實(shí)點(diǎn)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。
　　 3、根據(jù)試驗(yàn)最終確定了固體超強(qiáng)酸S2O82-／ZrO2-SiO2制備過(guò)程中的工藝參數(shù)為:陳化溫度:40℃,陳化時(shí)間:12 h,

5、n(Zr):n(Si)=1.5:1,n((NH4)2S2O8)=1.0 mol／L,浸漬時(shí)間:13 h,焙燒溫度:500℃,焙燒時(shí)間:4.4h,在此優(yōu)化條件下制備催化劑,并將其用于催化高酸值光皮樹(shù)油與甲醇的酯化反應(yīng),酯化率達(dá)到97.0％。
　　 4、通過(guò)FT-IR,XRD,SEM等對(duì)催化劑進(jìn)行表征,表明催化劑有大量的酸性基團(tuán),具有超強(qiáng)酸性,高的比表面積,巨大的間隙層次以及較高的熱穩(wěn)定性,保證催化劑具有穩(wěn)定高效的催化活性。

6、　　 5、將催化劑應(yīng)用于生物柴油管式反應(yīng)器生物柴油的生產(chǎn)中,結(jié)合實(shí)際優(yōu)化生物柴油的生產(chǎn)工藝,得到最佳生產(chǎn)工藝:反應(yīng)溫度為220℃,反應(yīng)壓力為6 MPa,醇與光皮樹(shù)油的進(jìn)樣量比(體積比)為3:1,此時(shí)所的生物柴油中總的脂肪酸甲酯相對(duì)含量為95.7％。
　　 6、對(duì)光皮樹(shù)油制備的生物柴油進(jìn)行理化性質(zhì)的檢測(cè),結(jié)果表明生物柴油各指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T20228-2004,完全可替代石化柴油。
　　 7、生物柴油制備過(guò)程中反