探析固体碱催化制备生物柴油研究

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1、东南大学硕士学位论文固体碱催化制备生物柴油研究姓名：仲鸣申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：肖国民20070101摘要摘要由于世界石油资源的日益枯竭以及原油价格的不断上涨，世界各国都在积极研究、发展来源于动植物油脂等可再生资源的生物柴油，生物柴油分子量与柴油相近，且具有接近于柴油的性能，生物柴油不含硫和芳烃，十六烷值、含氧量高，闪点高，并且润滑性能好，可生物降解，是一种优质清洁的柴油，因此可作为矿物柴油的替代燃料，具有矿物柴油所没有的环境友好性。目前欧洲、美国等工业化生产生物柴油主要方法是通过均相酸、碱催化油脂酯交换反应获得生物柴油，采用

2、液体酸、碱催化剂反应速度快，转化率高，但同时产品需中和洗涤而带来大量的工业废水，造成环境污染，后处理复杂。因此，本研究提出了固体碱催化油脂酯交换反应制各生物柴油，采用固体碱催化剂催化油脂酯交换反应制备生物柴油不仅可避免在传统的均相酸碱催化酯交换过程中催化剂分离比较难，存在废液多、副反应多和乳化现象等严重问题，而且反应条件温和，催化剂可重复使用，有利于实现连续化、规模化的生产和生产过程自动化控制。本研究通过对催化大豆油和甲醇酯交换反应的负载型催化剂活性组分和载体的筛选、组合，采用等体积浸渍法，以KN0。溶液和K2C0。溶液为前驱体浸渍Y咄1。O。

3、载体，通过干燥、焙烧制备出能较好催化大豆油与甲醇酯交换反应的固体碱催化剂：K：o／Y-A1：03固体碱催化剂。固体碱催化剂最佳制备条件：以30％的KN0。溶液为前驱体浸渍Y-Alz0。载体，焙烧温度为600℃。以25％K2C0，溶液为前驱体浸渍Y_Al：O。载体，焙烧温度为650℃。固体碱催化大豆油和甲醇酯交换反应的最佳工艺条件：醇油摩尔比为12：1，催化剂用量为大豆油质量的3％，反应温度为60—65℃，反应时间为3h。在此条件下，以K2C03溶液为前驱体制备的也0／y-A1。03(IGC03)催化剂和以KN0，溶液为前驱体制备的K。o／Y．A

4、l：0。(刚如)催化剂催化大豆油和甲醇的酯交换反应制备生物柴油的收率分别达到了90．8％和88．4％。为了增加大豆油和甲醇的溶解性，对加入共溶剂四氢呋喃条件下对生物柴油收率的影响进行了考察，以K20／V。AI：O，(25％K2C03)固体碱作为催化剂，在醇油摩尔比12：1，催化剂用量为大豆油质量的3％，反应温度为60～65℃，反应时间为3h的条件下，生物柴油的收率从90．8％上升到了91．5％，因此，可以看出，在固体碱催化条件下，加入共溶剂虽然使反应的收率有所提高，但并不明显。采用HaaⅡnett指示剂法测定了制备的固体碱的碱强度、碱量及其分布

5、，固体碱催化油脂酯交换反应的催化活性与固体碱的碱强度及碱量及其分布密切相关，主要催化活性位是弱碱性位、中强碱性位。在实验所得的工艺条件基础上，进行了2000吨／年生物柴油中试装置的工艺设计。关键词：生物柴油，酯交换，固体碱催化剂ABSTRACTSincepromptdecreaseofglobalpetroleumresonrcesandincreasingriseofcrudeoilprice．allthecountriesareactivelyresearchinganddevelopingitsalternativeenergysourc

6、es．UnderthissitIlationthebiodieselgainedfromvegetableoilsandanimalfatshasabrightdevelopmentprospect．biodieselhavesimilarmolecularweightandburningandmotiveforcecharacteristicwi也themineraldieseloil．andhaveunexistentfriendlycharacteristicofenvironmentofmineraldiesel．Biodieselus

7、edasanalternativefoelcanreduceS02andpolycyclicaromatichydrocarbonsemissions，Biodieselhasasuperiorlubrici坝hi曲flashpointandcetanenumber,hi}ghoxygencontent，aswellashighbiodegradability．MostofthecommercialbiodieselthatiscurrentlyproducedintheU．S．AandE．Ucomes丹omthetrarisesteritic

8、ationofvegetableoilusinghomogeneousbaseandacidcatalyzedprocesses．Evet]．thou