發(fā)布時(shí)間：2021-10-21 02:38

　　以新型酸性離子液體1-丁基喹啉硫酸氫鹽（[BQu]HSO₄）為催化劑催化月桂酸與甲醇酯化反應(yīng)制備生物柴油工藝研究,詳細(xì)考察了離子液體用量、醇酸摩爾比、反應(yīng)時(shí)間及反應(yīng)溫度等因素對月桂酸甲酯產(chǎn)率的影響。在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上利用響應(yīng)面分析法優(yōu)化月桂酸甲酯的最佳制備工藝條件為:離子液體用量為月桂酸質(zhì)量的1.3%,甲醇與月桂酸摩爾比為2.8∶1,反應(yīng)時(shí)間3.2 h,反應(yīng)溫度373 K,此條件下生物柴油產(chǎn)率為96.3%,該結(jié)果與模型預(yù)測值基本相符。最佳條件下,制備月桂酸甲酯反應(yīng)的活化能為25.25 kJ/mol,動(dòng)力學(xué)方程為:■。 

【文章來源】：中國糧油學(xué)報(bào). 2020,35(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

不同因素對月桂酸與甲醇反應(yīng)制備生產(chǎn)柴油產(chǎn)率的影響

圖2a和圖2d是醇酸摩爾比和催化劑用量對生物柴油產(chǎn)率的交互影響。由圖2d可知,沿著催化劑量方向的曲面更為陡峭;圖2a的等高線圖表明催化劑用量所在坐標(biāo)軸方向上的等高線更為密集,說明反應(yīng)條件下催化劑用量較醇酸摩爾比對生物柴油的產(chǎn)率影響更大。圖2b和圖2e顯示了[BQu]HSO4用量和反應(yīng)時(shí)間對生物柴油產(chǎn)率的交互影響,由圖2e可知,當(dāng)反應(yīng)時(shí)間保持在3 h時(shí),隨著催化劑量的增加,生物柴油的產(chǎn)率先緩慢增加,然后基本保持不變,而當(dāng)把催化劑量保持在1wt%時(shí),隨著反應(yīng)時(shí)間的增加,生物柴油的產(chǎn)率呈現(xiàn)先上升后緩慢下降的趨勢,相對而言,催化劑量對生物柴油產(chǎn)率的影響更大;由等高線圖2b可知,催化劑量所在坐標(biāo)軸方向的等高線更為密集,說明催化劑量與反應(yīng)時(shí)間間的交互作用顯著,這與方差分析結(jié)果相符合。圖2c和圖2f是醇酸摩爾比與反應(yīng)時(shí)間對生物柴油產(chǎn)率的交互影響,反應(yīng)時(shí)間所在方向上的等高線較醇酸摩爾比方向上等高線更加密集,說明反應(yīng)時(shí)間對生物柴油產(chǎn)率的影響比醇酸摩爾比更大。方差分析表明兩個(gè)因素間交互作用達(dá)顯著水平。2.4.4 最佳工藝條件

為進(jìn)一步了解[BQu]HSO4催化月桂酸制備生物柴油反應(yīng)過程,實(shí)驗(yàn)研究了上述優(yōu)化條件下動(dòng)力學(xué)模型,即在離子液體用量為月桂酸質(zhì)量的1.3%,甲醇與月桂酸摩爾比為2.8∶1,反應(yīng)溫度分別為333、343、353、363、373 K條件下的反應(yīng)。反應(yīng)過程中,分別在30、60、90、120、150 min時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行取樣分析,并繪制不同溫度下ln CA/CB與時(shí)間點(diǎn)t的變化關(guān)系圖,不同溫度下反應(yīng)物濃度(ln CA/CB)與時(shí)間(t)關(guān)系擬合圖如圖3所示。對圖3中各曲線進(jìn)行線性擬合,可獲得不同溫度下擬合直線的相關(guān)系數(shù)R2分別為0.999 5、0.984 1、0.988 3、0.991 7、0.954 8。同時(shí)根據(jù)線性方程,可得不同溫度下的速率常數(shù)k。按阿烏尼斯方程(8)進(jìn)行線性擬合得,ln k vs 1/T的阿烏尼斯方程如圖4所示,圖形相關(guān)系數(shù)為0.972 5,擬合度較好,表明假設(shè)成立,說明該酯化反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)。根據(jù)圖中直線的斜率和截距計(jì)算出該酯化反應(yīng)的活化能為25.25 kJ/mol,指前因子k0為38.6。由此可得優(yōu)化條件下,[BQu]HSO4催化月桂酸與甲醇制備生物柴油反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程為: r=- dC A dt =38.6 exp (- 25.25 RΤ )C A C B 。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3448077