CaO催化酯交换反应制备生物柴油.pdf

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1、第38卷第1期燃料化学学报V0l_38NO．12010年2月JournalofFuelChemistryandTechnologyFeb．2010文章编号：0253-2409(2010)O1-0052-05超声作用下KF／CaO催化酯交换反应制备生物柴油钱卫卫，韩萍芳，吕效平(南京工业大学超声化学工程研究所，江苏南京210009)摘要：等体积浸渍法制备了KF／CaO固体碱催化剂，用于催化大豆油与甲醇酯交换反应制备生物柴油，在反应体系中引入超声作为辅助条件。研究表明，KF／CaO催化活性高。在超声

2、的辅助作用下，酯交换反应速率加快，生物柴油的收率提高。实验考察了反应条件对产品中脂肪酸甲酯含量的影响。醇油摩尔比为12：1，反应温度65℃，催化剂与大豆油的质量比为3％，反应1h，超声频率20kHz，超声声强1．01W／cm，在此反应条件下，产品中脂肪酸甲酯的质量分数达到99．6％。关键词：酯交换；生物柴油；超声；KF／CaO中图分类号：TQ645．1文献标识码：AKF／CaOassolidbasecatalystfortransesterificationtobiodieselbyultras

3、oundQIANWei—wei．HANPing—fang．LuXiao—ping(InstituteofSonochemicalEngineering，NanfingUniversityofTechnology，Nanjing210009，China)Abstract：Biodieselfuel，chemicallyconsistedoffattyacidmethylester(FAME)producedbymethanolysisofnaturaltriglyceridessuchasanim

4、alfatsandvegetableoils．isakindofbiomassenergy．KF／CaOwasusedassolidbasecatalystfortransesterificationtoproducebiodieselrue1withultrasoundasanauxiliarymeans．Comparedwithmechanicalstirring．ultrasoundtreatmentiSaneffectivemethodtoinereasetheyieldofbiodie

5、selandshortenthereactiontime．Bysinglefactormethod．theoptimizationofreactionconditionshasbeenstudiedwithultrasound．Theresultsshowthatthereactionconditionsareas~llowing．TheweightratioofcatalysttooiliS3％．andmolarratioofmethanoltooiliS12．Thesoundfrequenc

6、yis20kHzwithintensityof1．01W／cm．Undertheaboveconditions．theyieldofbiodieslreaches99．6％at65oCin1h．Keywords：transesterification；biodieseI；ultrasound；KF／CaO生物柴油具有许多优点¨，可生物降解、可再工艺条件为反应温度65℃，醇油摩尔比6：1，反应生、尾气排放中的有毒气体(SO等)明显降低等。时间为3h，催化剂用量为菜籽油质量的2％，生物因此，生物柴油

7、成为当今国际燃油市场的一大热门柴油的收率为95．17％。商品，将构成未来持续发展能源的重要部分，具有深在反应过程中，催化剂与大豆油、甲醇呈三相，远的经济效益和社会效益。需要高速搅拌，设备较复杂，同时反应时间也较长。目前，生物柴油大都采用均相酯交换反应来制这使得固体催化剂的优点在实际生产中得不到充分备l3。采用均相催化剂虽然催化效率高，但是反应体现。结束后，催化剂不易分离，产物需要水洗，产生大量本实验制备了KF／CaO催化剂并用于酯交换反的废酸废碱污染环境。多相固体碱具有容易从产物应。并且在反应体

8、系中引入超声波作为反应的辅助中分离、反应后催化剂容易再生以及对设备腐蚀性手段，利用低频超声辐射对部分相溶的液体体系有小等优点J，因此成为近年来研究的热点。Kim着很好的乳化作用，使传质过程得到强化，同时等研究发现，负载型钠碱催化剂Na／NaOH／7．由于超声空化作用产生局部的高温高压也促进了反应的进行。A10，具有与均相NaOH相当的酯交换催化活性。Ebiura等研究三氧化铝作为载体负载不同金属盐1实验部分作为催化剂进行酯交换反应。结果表明，在不同负1．1试剂与仪器无水甲醇(分析纯，上海陆都化载