探索生物柴油合成用固体碱催化剂和原料桐油的应用基础研究

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1、天津大学硕士学位论文生物柴油合成用固体碱催化剂和原料桐油的应用基础研究姓名:王景娜申请学位级别:硕士专业:化学工艺指导教师:李淑芬20090501中文摘要生物柴油是一种绿色、安全、可再生的替代能源,对解决能源短缺和环境问题具有重大意义。目前,生物柴油工业化生产大都采用均相碱做催化剂,虽然催化效率高,但对原料要求相对较高,反应结束后催化剂与产物分离困难,且污染环境,而采用固体催化剂能够有效避免这些问题。另外,目前用于生物柴油生产的原料主要是食用油,不仅价格相对较高,且原料种植占据大量耕地,因此,需要开发新的生物柴油原料。为解决生物柴油生产中存在的上述催化剂和

2、原料问题,本文对固体碱催化剂的研制及其用于制备生物柴油进行了探讨;同时还对采用超临界COz萃取技术提取桐油用做生物柴油原料进行了研究。本文首先对以NaAl02为催化剂、以菜籽油和甲醇为原料催化酯交换反应制备生物柴油时的NaAl02的催化活性和稳定性进行了考察,结果表明可使甲酯收率达到84%,但催化剂活性下降快,且与产物分离困难。又分别采用浸渍法制备负载型催化剂NaAl02/丫-A1203与NaAl02/MgO并进行了制备条件优化。结果表明,NaAl02/MgO比NaAl02一.A1203的活性与稳定性都较好;当固体碱催化剂NaAl02/MgO用于生物柴油生

3、产时,甲酯收率达到86.68%;重复使用4次后,催化活性约下降10%。还利用IR、XRD和BET手段对催化剂进行表征。采用超临界C02萃取技术从桐子中提取桐油的工艺进行了研究,考察了物料粒径、萃取温度、萃取压力等对桐油提取率的影响并得到适宜的操作条件。结果表明,优化条件下桐油提取率达到55.16%,桐油回收率达到91%。另外,采用国标法测定了桐油的酸值和皂化值。与菜籽油相比,酸值较为接近,皂化值稍高,表明以超临界C02萃取得到的桐油可以直接用于生物柴油合成。本文还利用超临界C02萃取桐油的实验数据求得了桐油在SC—C02中的溶解度,并用Chrastil方程

4、对溶解度数据进行关联。在30~50℃和25~55MPa的条件下,桐油在SC.C02溶解度为0.004-4).026g/L。Chrastil方程关联的平均相对误差为8.41%。关键词:生物柴油;固体碱;超临界c02萃取;桐油;溶解度;关联ABSTRACTBiodieselisanew-renewableandenvironmentallyfriendlyfuel,anditlSgreatlysignificativeinsolvingtheproblemsofenergyshortageandenvironmentalpollution.Atpresent,

5、themaindifficultiesconsistingintheproductionofbiodieselaretheeffectiveexploituresofcatalystsandrawmaterials.Currently,alkalinebasesaremainlyusedtocatalyzethesynthesisofbiodiesel,whichrequireanhydrousconditionsandfeedstockwithlowlevelsoffreefattyacids.Moreover,alkalinebasesalsobrin

6、gproblemsofseparationandenvironmentalpollution.However,theseproblemsCanbeavoidedeffectivelywiththesolidbasescatalysts.Inaddition,comparingwithpetrochemicaldiesel,thepriceofbiodieselishigher.Theproductioncostsofbiodieselmostlycomefromrawmaterials.Presentlytherawmaterialsofbiodiesel

7、aremainlyedibleoil.Butthepriceofedibleoilishighandthegrowthofoilcropsneedsplentifulinfield.Therefore,itisnecessarytolookfornewrawmaterialsforthesynthesisofbiodiesel.Inordertosolvethoseproblemsreferredabove,thepreparationsofsolidbasescatalystsandtheirapplicationsintheproductionofbi

8、odieselwereinvestigatedinthethesi

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