高酸值油脂制備生物柴油反應(yīng)的催化劑研究.pdf

1、隨著世界工業(yè)化和現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，對(duì)石油資源的需求量越來越大，然而大量使用石化燃料將會(huì)帶來能源危機(jī)和環(huán)境問題，因此尋找新型的可替代能源越來越受到關(guān)注。生物柴油由于具有可再生、綠色環(huán)保、可降解等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是石化燃料最好的替代品。
　　以高酸值油脂代替純植物食用油可以降低生產(chǎn)成本，提高生物柴油的競(jìng)爭(zhēng)力。目前使用高酸值油脂制備生物柴油的過程可分為兩步:預(yù)酯化和酯交換。催化劑多以均相酸堿為主，而均相酸堿催化劑帶來產(chǎn)物不易分離、催化劑回收

2、困難、水洗產(chǎn)生大量廢水、不能連續(xù)化生產(chǎn)等問題，針對(duì)這些問題，本文對(duì)兩種不同的固體催化劑（介孔碳基固體酸和硅酸鋰固體堿）及其在高酸值油脂制備生物柴油中的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)研究。
　　(1)以蔗糖為碳源、SiO2為模板劑，采用碳化-磺化法制備介孔碳基固體酸催化劑，采用酸堿滴定、BET、XRD、FT-IR、SEM等方法對(duì)其進(jìn)行表征，考察碳化溫度、磺化溫度、模板劑用量對(duì)催化劑表面-SO3H數(shù)量、比表面積和孔徑的影響，并將其用于大豆油與甲醇的酯交

3、換反應(yīng)，結(jié)果表明:制備催化劑的適宜條件為碳化溫度400℃、磺化溫度170℃、m二氧化硅∶m蔗糖=1∶2;大豆油與甲醇酯交換反應(yīng)的最佳條件為醇油摩爾比30∶1、反應(yīng)時(shí)間4h、催化劑用量8％，生物柴油收率最高達(dá)95.94％。在此反應(yīng)條件下，考察催化劑的耐酸性，當(dāng)油脂中脂肪酸含量高達(dá)15％時(shí)，酯交換轉(zhuǎn)化率可達(dá)到90.87％，脂肪酸轉(zhuǎn)化率達(dá)到99％，為高酸值油脂一步法制備生物柴油奠定了基礎(chǔ)。
　　(2)在低溫、常壓下，考察介孔碳基固體酸催

4、化劑催化油酸的酯化反應(yīng)，在油醇摩爾比1∶15、反應(yīng)溫度70℃、反應(yīng)時(shí)間3h、催化劑用量8％的條件下，酯化轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大97.47％，催化劑重復(fù)使用5次，轉(zhuǎn)化率依然達(dá)到96％以上;并對(duì)介孔碳基固體酸催化酯化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行初步研究，反應(yīng)級(jí)數(shù)1.38，表觀活化能為58.7kJ/mol。
　　(3)以二氧化硅和氫氧化鋰為原料，通過沉淀法制備硅酸鋰固體堿催化劑，采用SEM、XRD等手段對(duì)催化劑進(jìn)行表征，將制備的催化劑用于催化大豆油與甲醇的酯