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新型碳化甘油基对甲苯磺酸催化地沟油酯化反应的研究

李海晶  
【摘要】:随着历史发展和社会进步,全球性化石资源日益枯竭,开发和发展清洁可再生绿色能源已在全世界蓬勃发展起来。生物柴油作为可替代石化柴油的环境友好型柴油燃料而备受世界各国关注。然而,成本过高是生物柴油发展面临的主要问题,因此寻找一种价格低廉、可用于工业化生产的原料尤为重要。针对中国现状,地沟油、煎炸废油以及其他废弃动物油脂等都成为了中国生产生物柴油的可利用原料,但由于这些废油的高酸值特点限制了目前很多催化剂的应用。本论文意在寻找一种新型、高效的固体酸催化剂,使其适用于地沟油等高游离脂肪酸含量的原料油的催化酯化工艺,并采用两步法制备生物柴油,同时利用甘油制备柴油添加剂。 首先,本论文研究了新型碳化甘油基对甲苯磺酸催化剂的制备方法,并进行催化剂的制备条件优化及表征,同时考察了该催化剂催化油酸生成生物柴油的酯化反应能力,得到其最优制备条件为:甘油与对甲苯磺酸的质量比为1:2,实验反应温度为260℃。 其次,进行了新型碳化甘油基对甲苯磺酸催化剂催化油酸合成生物柴油的酯化反应条件优化,同时对此催化剂的重复利用性能进行了考察,得到酯化反应的最优反应条件为:油酸与甲醇的摩尔比为1:10,催化剂用量为油酸质量的10%,反应温度为68℃,反应时间为4h。最优反应条件下,油酸酯化率为98.18%。 然后,研究了地沟油的物理预处理方法,对地沟油与甲醇的酯化反应进行了反应条件优化,考察了新型碳化甘油基对甲苯磺酸催化剂的重复利用性能,得到该酯化反应的最优反应条件为:地沟油与甲醇的摩尔比为1:16,催化剂用量为地沟油质量的15%,反应温度为68℃,反应时间为4h。最优反应条件下,地沟油的酯化率可达到98.24%。 最后,本论文利用甘油与乙酸合成柴油添加剂,并进行酯化反应条件优化,得到最优反应条件为:甘油与冰乙酸的摩尔比为1:6,新型碳化甘油基对甲苯磺酸催化剂用量为甘油质量的30%,反应温度为110℃,反应时间为4h,带水剂甲苯用量为30mL。


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