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《大连理工大学》 2010年
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催化强化超临界甲醇酯交换制备生物柴油技术

马震  
【摘要】: 生物柴油是一种可再生的、对环境友好的新型生物质燃料,是石化柴油的理想替代品,近年来成为世界各国新能源领域高技术竞争的热点和焦点。其主要成分是甘油三酯与醇类酯交换得到的一系列脂肪酸单烷基酯。 超临界酯交换法制备生物柴油作为一种新兴的非催化工艺,以其反应速率快、转化率高、产物易分离纯化等优点,引起各国学者的高度重视。但其也具有反应条件苛刻等明显不足。 针对超临界酯交换工艺的缺点,本文提出和探讨了固体催化剂强化超/亚临界甲醇法制备生物柴油的可行性和工艺条件,并进行了相应的热力学和动力学计算;同时对二氧化碳膨胀液体中催化制备生物柴油的相关实验进行了初步研究。主要内容如下: 1.为了改善超临界酯交换工艺高温高压的苛刻反应条件,实验以煅烧硅酸钠和磷酸钾为催化剂,强化超/亚临界酯交换工艺制备生物柴油。分别考察了反应温度、醇油摩尔比、反应时间、催化剂用量及催化剂重复使用性对生物柴油收率的影响。得到如下结论: (1)煅烧硅酸钠强化过程的最优条件:温度220℃、醇油摩尔比36:1、硅酸钠用量0.5wt%、反应30min,生物柴油收率95.6%;硅酸钠重复使用3次后,生物柴油收率可达90%以上,重复使用4次后,生物柴油收率降至79.1%。 (2)磷酸钾强化过程的最优条件:温度220℃、醇油摩尔比24:1、磷酸钾用量1wt%、反应30min,生物柴油收率95.6%;磷酸钾重复使用2次后,甲酯收率大于90%,重复使用4次后,生物柴油收率降至71.2%。 2.以磷酸钾和煅烧硅酸钠强化过程的实验数据为基础,将大豆油与甲醇的酯交换反应简化为一步反应,研究了该反应过程的动力学。结果表明磷酸钾强化过程为1.5级反应,活化能为17.27kJ/mol:煅烧硅酸钠强化过程为1级反应,活化能为1.80kJ/mol. 3.针对反应体系临界参数的问题,选用Lydersen、Joback、C-G法估算了大豆油和棕榈仁油的临界参数,比较得出C-G法的估算结果与文献值的一致性较好;以C-G法结合.L-B型混合规则估算了大豆油-甲醇混合体系的临界参数。 4.分别以磷酸钾和浓硫酸为催化剂,尝试在二氧化碳膨胀液体中催化制各生物柴油。初步结果表明,在使用磷酸钾的过程中,由于二氧化碳加入到反应体系中形成二氧化碳-甲醇膨胀液体。此时体系表现出一定的酸性,可能影响了磷酸钾的催化活性,使得实验效果不理想。对于浓硫酸的催化过程,二氧化碳的加入可以明显提高酯交换的反应速率。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TE667

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 商紫阳;二氧化碳膨胀液体中催化酯交换制备生物柴油工艺研究[D];大连理工大学;2011年
【参考文献】
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