【摘要】：本文針對傳統(tǒng)甲醇-油脂酯交換制備生物柴油反應(yīng)體系效率低,副產(chǎn)物甘油需分離的問題,將甘油與碳酸二甲酯的酯交換反應(yīng)與傳統(tǒng)甲醇-油脂酯交換反應(yīng)相結(jié)合,建立了固體堿催化連續(xù)雙酯交換體系快速制備無甘油生物柴油的新方法。以不同種類鈣鹽焙燒得到的CaO為催化劑催化菜籽油-甲醇-碳酸二甲酯連續(xù)雙酯交換體系制備生物柴油,結(jié)果表明,900℃焙燒碳酸鈣得到的CaO具有最高催化活性,在油/酯/醇摩爾比為1:1:8,催化劑用量15%,反應(yīng)時間7h生物柴油產(chǎn)率可達(dá)96.4%;在該反應(yīng)條件下得到的未經(jīng)處理的生物柴油中游離甘油的含量僅為0.0196%,比傳統(tǒng)酯交換反應(yīng)制備的生物柴油中游離甘油的含量(0.1961%)明顯降低。采用TGA、BET、CO_2-TPD和IR對催化劑進(jìn)行表征,結(jié)果表明,鈣鹽種類對于焙燒后得到的CaO表面性質(zhì)有很大影響,固體堿催化劑的表面堿性并不是決定催化活性的唯一因素,其孔結(jié)構(gòu)性質(zhì)也是影響催化劑活性的重要因素。為了進(jìn)一步提高CaO固體堿催化活性,以CaO為載體,采用浸漬法制備了一系列CaO負(fù)載堿金屬氯化物固體堿,分別考察負(fù)載型固體堿在催化甲醇-油脂-碳酸二甲酯連續(xù)雙酯交換反應(yīng)體系制備生物柴油中的反應(yīng)性能。實驗結(jié)果表明,NaCl/CaO、KCl/CaO固體堿反應(yīng)性能較好。在最佳反應(yīng)條件下,NaCl/CaO催化連續(xù)雙酯交換反應(yīng)1h生物柴油產(chǎn)率可達(dá)97.1%,KCl/CaO催化連續(xù)雙酯交換反應(yīng)2h生物柴油產(chǎn)率可高達(dá)95.0%,與純CaO相比,反應(yīng)時間縮短了5-6h。對催化劑進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征發(fā)現(xiàn),NaCl/CaO催化劑的高活性極可能是由于NaCl與CaO發(fā)生同晶取代作用。采用等體積浸漬法制備了一系列γ-Al_2O_3負(fù)載鉀鹽催化劑,將其用于催化連續(xù)雙酯交換反應(yīng)制備生物柴油,得到具有高催化活性的K_2CO_3/γ-Al_2O_3催化劑;在K_2CO_3負(fù)載量60%、催化劑用量30%條件下,反應(yīng)30min生物柴油產(chǎn)率可達(dá)99.0%以上。將催化劑進(jìn)行重復(fù)利用,其催化得到生物柴油產(chǎn)率仍可達(dá)到85.0%以上。通過表征分析發(fā)現(xiàn)K_2CO_3/γ-Al2O_3催化劑具有高活性的主要原因是由于當(dāng)負(fù)載量大于30%時,K_2CO_3與γ-Al_2O_3在高溫焙燒過程中得到新的強(qiáng)堿性位點K-O-Al,極大地提高了催化劑的堿性強(qiáng)度。論文中還以K_2CO_3為活性組分,采用浸漬法制備了一系列負(fù)載型K_2CO_3固體堿,考察其催化甲醇-油脂-碳酸二甲酯連續(xù)雙酯交換反應(yīng)體系制備生物柴油的性能。實驗結(jié)果表明,K_2CO_3/CaO固體堿反應(yīng)性能最佳。在浸漬時間8h,K_2CO_3負(fù)載量5%,焙燒溫度600℃時,反應(yīng)1h生物柴油產(chǎn)率可達(dá)97.9%,反應(yīng)得到的未經(jīng)處理的生物柴油中游離甘油的含量僅為0.0196%。催化劑表征結(jié)果表明,負(fù)載K_2CO_3后催化劑的孔徑及孔體積均增大,為反應(yīng)物分子能夠更好的進(jìn)入催化劑活性中心提供了有利條件。
[Abstract]:In this paper, the transesterification reaction between glycerol and dimethyl carbonate was combined with the traditional methanol-oil transesterification to solve the problem of low efficiency and separation of by-product glycerol in the conventional methanol / oil transesterification reaction system. A new method for rapid preparation of glycerol-free biodiesel by solid base-catalyzed continuous diester exchange system was established. Biodiesel was prepared by continuous diester exchange system of rapeseed oil, methanol and dimethyl carbonate over CaO calcined with different calcium salts. The results showed that CaO obtained by calcination of calcium carbonate at 900 鈩，

本文編號：2219302