環(huán)保型燃料生物柴油的非均相催化制備.pdf

1、隨著化石能源的日益短缺和人類生存環(huán)境的逐漸惡化，積極尋找環(huán)境友好、可再生的替代能源已成為國(guó)際矚目的焦點(diǎn)。在眾多替代燃料中，生物柴油以其優(yōu)異的排放性能，且能直接應(yīng)用于現(xiàn)有柴油機(jī)而不改變其原有結(jié)構(gòu)和使用性能而備受關(guān)注。 目前，生物柴油的生產(chǎn)方法主要是采用強(qiáng)堿如KOH催化酯交換反應(yīng)，雖然該技術(shù)比較成熟，但存在反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生皂化而導(dǎo)致分離困難、需水洗等缺點(diǎn)。采用固體催化劑催化的酯交換反應(yīng)過(guò)程避免了均相酸堿催化酯交換產(chǎn)品的分離困難和廢催化劑的

2、環(huán)境污染問(wèn)題，研究非均相固體催化劑、酯交換反應(yīng)過(guò)程對(duì)生物柴油的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用推廣都有重要意義。 本研究用微波輻射法制備了負(fù)載型固體堿催化劑CaO/NaY等，并應(yīng)用于催化大豆油與甲醇酯交換反應(yīng)制備生物柴油的研究，考察了不同固體堿催化劑、催化劑負(fù)載比、催化劑用量、醇油比、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、油脂酸值和水含量對(duì)制備生物柴油的影響，通過(guò)XRD、SEM、BET、催化劑堿強(qiáng)度和堿量分布的測(cè)定對(duì)CaO/NaY分子篩催化劑進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。結(jié)

3、果表明：CaO/NaY固體堿催化的效果最好，CaO/NaY的負(fù)載比為30％(質(zhì)量比)，醇油摩爾比為9:1，CaO/NaY催化劑用量為3％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、反應(yīng)溫度為65℃、反應(yīng)時(shí)間為3h時(shí)，生物柴油得率可達(dá)95％。結(jié)果進(jìn)一步表明：CaO/NaY催化劑具有良好的抗酸和抗水能力，可用于酸值和水含量分別不超過(guò)4mgKOH·g-1和1.5％的油脂原料。同時(shí)，結(jié)構(gòu)表征表明：CaO在載體NaY上高度分散提高了CaO/NaY的催化活性，CaO/NaY催化

4、劑固體堿強(qiáng)度H-≥27，總堿量(H-≥27)達(dá)到3.798mmol·g-1，是一種固體超強(qiáng)堿。 在優(yōu)化反應(yīng)條件的基礎(chǔ)上，研究了大豆油和甲醇的酯交換反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的動(dòng)力學(xué)曲線得到酯交換反應(yīng)在開始階段為準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)，以后轉(zhuǎn)為二級(jí)反應(yīng)和零級(jí)反應(yīng)，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別求出50℃、65℃酯交換反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，在開始階段的反應(yīng)速率常數(shù)分別為0.1410min-1和0.3178min-1，第二階段反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)分別為0.9050L·m