用于生物柴油制备的KF／AlO固体碱催化剂的研究.pdf

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1、２００７年１１月工业催化Ｎｏｖ．２００７第１５卷第１１期ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬＣＡＴＡＬＹＳＩＳＶｏｌ．１５Ｎｏ．１１催化剂与载体制备用于生物柴油制备的ＫＦ／ＡｌＯ固体碱２３催化剂的研究鲍德艳，鲁晓勇，李浔，苏明华（武汉中兴能源技术有限公司，湖北武汉４３０２２３）摘要：采用浸渍法制备了ＫＦ／Ａｌ２Ｏ３固体碱催化剂，并将其应用于大豆油与甲醇酯交换制备生物柴油的反应。通过酯交换反应的转化率对催化剂制备工艺进行了优化，得出最佳制备条件：ＫＦ理论负载质量分数为Ａｌ２Ｏ３的４５％，浸渍时间６ｈ，焙烧温度５００℃，优化条件下制备的催化剂在大豆油与甲醇

2、物质的量比为１２∶１、催化剂用量为油质量的２％、反应时间３ｈ和反应温度（６０～６５）℃条件下，酯交换转化率可达９７．１５％。关键词：固体碱催化剂；酯交换反应；生物柴油；大豆油中图分类号：Ｏ６４３．３６；ＴＥ６６７文献标识码：Ａ文章编号：１００８１１４３（２００７）１１６６０４ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＫＦ／Ａｌ２Ｏ３ｓｏｌｉｄｂａｓｅｃａｔａｌｙｓｔｆｏｒｔｒａｎｓｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｏｙｂｅａｎｏｉｌｔｏｂｉｏｄｉｅｓｅｌＢＡＯＤｅｙａｎ，ＬＵＸｉａｏｙｏｎｇ，ＬＩＸｕｎ，ＳＵＭｉｎｇｈｕａ（ＺＴＥＥｎｅｒｇｙＴｅ

3、ｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｗｕｈａｎ）ＬｉｍｉｔｅｄＣｏｍｐａｎｙ，Ｗｕｈａｎ４３０２２３，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＫＦ／Ａｌ２Ｏ３ｓｏｌｉｄｂａｓｅｃａｔａｌｙｓｔｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｕｓｅｄｆｏｒｔｒａｎｓｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｏｙｂｅａｎｏｉｌｗｉｔｈｍｅｔｈａｎｏｌｔｏｂｉｏｄｉｅｓｅｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｃａｔａｌｙｓｔｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｎｔｈｅｔｒａｎｓｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｄｉ

4、ｔｉｏｎｆｏｒｃａｔａｌｙｓｔｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｗａｓａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ｗ（ＫＦ）＝４５％，ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎｔｉｍｅ６ｈ，ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ５００℃．Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆ９７．１５％ｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｏｖｅｒｔｈｅｃａｔａｌｙｓｔｐｒｅｐａｒｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｕｎｄｅｒｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｔｒａｎｓｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎ：ｎ（ｍｅｔｈａｎｏｌ）∶ｎ（ｏｉｌ）＝１２∶１，ｃａｔａｌｙｓｔｄｏ

5、ｓａｇｅ２．０％，ｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（６０－６５）℃，ｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ３ｈ．ＴｈｅｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｆｏｒＫＦ／Ａｌ２Ｏ３ｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｌｉｄｂａｓｅｃａｔａｌｙｓｔ；ｔｒａｎｓｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｂｉｏｄｉｓｅｌ；ｓｏｙｂｅａｎｏｉｌＣＬＣｎｕｍｂｅｒ：Ｏ６４３．３６；ＴＥ６６７Ｄｏｃｕｍｅｎｔｃｏｄｅ：ＡＡｒｔｉｃｌｅＩＤ：１００８１１４３（２００７）１１００６６０４近年来，随着日益严重的全球性能源危机，以及目前，世界各

6、国都在积极发展生物柴油产业，欧盟、由于石化柴油燃烧所产生的环境污染问题日益严加拿大、巴西、日本和美国等都在发展该项产业，仅［３］重，使可再生能源生物柴油成为国内外研究的热２００５年生物柴油的年产量就超过２０００万加仑。［１］点。生物柴油具有可再生、可降解、无毒、高闪生物柴油大都采用均相催化酯交换反应制备，［２］点、高十六烷值和对环境友好等优点，因此，作为虽催化效率较高，但反应结束后催化剂与产物分离石化柴油替代品属于环境友好型绿色燃料，生物柴困难，且有大量的废酸和废碱液排出污染环境。采油的开发与应用具有深远的经济效益和社会效益。用固体碱催化

7、剂替代均相催化剂，具有使产品与催收稿日期：２００７－０６－１１作者简介：鲍德艳，１９７９年生，女，湖北省荆州市人，硕士，主要从事多相催化及环境保护方面的研究。通讯联系人：鲍德艳。２００７年第１１期鲍德艳等：用于生物柴油制备的ＫＦ／Ａｌ２Ｏ３固体碱催化剂的研究６７化剂分离容易、反应条件温和、可循环使用和对反应３０ｍＡ。采用综合热分析仪，在空气中于１１００℃对－１设备腐蚀性小等优点，因而逐渐受到关注。目前，研催化剂进行ＴＧ－ＤＴＡ分析，升温速率１０℃·ｍｉｎ。［４］究较多的固体碱催化剂有水滑石、碱金属或碱土２结果与讨论［５］［６］金属的氧化物

8、及其盐如ＭｇＯ和ＣａＯ等、稀土金属氧化物［７］以及碱性阴离子交换树脂［８］等，但这些２．１ＫＦ负载量催化剂的制备过程比较复杂，成本昂贵，强度较差，活性物质的负载量决定载体中活性组分的含且易于吸