生物柴油及其高附加值产品的合成新工艺研究

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1、青岛科技大学硕士学位论文生物柴油及其高附加值产品的合成新工艺研究姓名：李红娟申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：牛增元20080605青岛科技大学研究生学位论文生物柴油及其高附加值产品的合成新工艺研究摘要合成了【Hs03-pmiIIl】cl、[Hs03-pmim】+[H2P04】‘、【Hs03一pmiIIl】+【BF4】‘、[Hs03．pmim九Hs04】。和阻s03-pmim九pTsA】’离子液体，用承、1H一Ⅻ垤R、13C-NMR和TG—DSC对催化效果较好的离子液体阻S03一pmim】+[HS04】．和[HS03

2、-pmim】+．[pTSA】‘进行了结构表征。在催化大豆油制备生物柴油的酯交换反应中，考察了这几种离子液体的催化效果。结果表明，离子液体【Hs03-pmim九Hs04】．的催化效果较好，并且离子液体与产物容易分离、稳定性好、可循环使用。采用离子液体阻s03-pmim】+[Hs04r为催化剂，在催化剂用量为大豆油质量的4％、以(甲醇)：力(大豆油)=12：l、反应温度120℃、反应时间8h的条件下，产品收率可达96．5％；催化剂重复使用6次后，产品收率仍大于90％。在催化甘油和醋酸合成三醋酸甘油酯的酯化反应中，考察了这几种离子

3、液体的催化效果。结果表明，离子液体[Hs03一pmim】+[Hs04】．和[Hs03巾m妇】+[pTsA】‘的催化效果较好，并且离子液体与产物容易分离、稳定性好、可循环使用。采用离子液体[Hs03．pnlim】+阻s04】’为催化剂，在催化剂用量为醇酸总质量的5．8％、刀(醋酸)：刀(甘油)=8：1、反应温度80~90℃、反应时间6h的条件下，产品收率大于95％；催化剂重复使用10次后，产品收率仍大于90％；采用离子液体【Hs03一pmim九pTsA】。为催化剂，在催化剂用量为醇酸总质量的10．5％、刀(醋酸)：刀(甘油)=

4、8：l、反应温度为120℃、反应时间6h的条件下，产品收率大于98％：催化剂重复使用7次后，产品收率仍大于90％。比较了离子液体[HS03．pmim九Hs04】-和【Hs03一pmim】+【pTsA】‘的重复使用性能，发现[Hs03一pmim九Hs04】．的重复使用性较好，并且反应温度要求较低，我们认为离子液体【Hs03-pmiIIl九Hs04】‘为合成三醋酸甘油酯较好的催化剂。我们还尝试在离子液体[HS03_pmim】+阻S04】‘催化制备生物柴油的过程中，直接以下层的副产物甘油为原料，以该离子液体为催化剂，联产三醋酸甘油

5、酯。结果表明，该离子液体的重复使用效果较好，在使用6次后，生物柴油和三醋酸甘油酯仍具有较高的收率。合成了A1．MCM一41(Si／Al=20)jA1．MCM．4l(Si／Al=40)、Al—MCM．41生物柴油及其高附加值产品的合成新工艺研究(S淞l=60)、A1．MCM一41(Si／．灿=80)、A1．MCM．4l(SWLl=120)、B033．／A1．MCM一4l(S淞1=40)、S042-／Al—MCM．4l(S姒l：40)和MCM．41分子筛，用瓜、Ⅺ国和N2吸附．脱附等温线对它们进行了结构表征。以自制的脂肪酸甲酯为

6、原料，将几种传统的催化剂用于合成二聚酸甲酯的反应中，结果表明：活性白土的催化效果较好，在催化剂用量为脂肪酸甲酯的10％(质量分数)、反应时间6h、反应温度240℃的条件下，二聚酸甲酯得率可达39％。将合成的硅铝分子筛用于合成二聚酸甲酯的反应中，结果表明：A1．MCM一41(Si／Akl20)分子筛的催化效果较好，在催化剂用量为脂肪酸甲酯的3％、反应时间6h、反应温度260℃的条件下，二聚酸甲酯得率可达到40％，催化剂可重复使用5次。对由二聚酸甲酯制备的二聚体型固化剂与环氧树脂固化后的产品的剪切强度进行了测试，测试发现其剪切强

7、10Ⅷa以上，平均剪切强度为12。28MPa，达到工业化的要求。关键词：酯交换生物柴油介孔分子筛离子液体三醋酸甘油酯二聚酸甲酯II青岛科技大学研究生学位论文STUDYoNTHENEWSYNTHESISoFBIoDIESELANDHIGHADDED．VALUEPRoDUCTSABSTRACT[HS03一pmim】Cl，【HS03-pmim】+【H2P04】。，[HS03-pmim】十【BF4】‘，[HS03一pmim】+．‘【Hs04】．aIld[Hs03巾mim九pTsA】。ioIlicliquidSwercs)，Ilthe

8、sizedalldthestmcturesof[Hs03．pmim】十【Hs04】。arld【Hs03-pmim】+[pTsA】。ionicliquidswllichhaVegoodcatal”icperfonnaIlceswerecharacterizedbyⅡ、1H小m伍R，1jC—N