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固体酸碱催化剂催化合成生物柴油工艺研究

金超  
【摘要】:生物柴油作为绿色能源之一,正成为新型能源开发的热点。传统的生物柴油制备多采用均相催化剂,但该方法后期处理复杂。固体酸碱催化剂催化合成生物柴油时,易与产物分离和且对环境污染较少,很好克服了均相催化剂的不足,所以人们开始寻找制备成本低、催化效率高、重复利用好的固体催化剂。固体催化剂CaO/Al_2O_3和Li_2O/CaO,与反应产物易分离且催化效率高,值得做深入的研究。本文系统研究了固体催化剂CaO/Al_2O_3和Li_2O/CaO的制备与生物柴油制备的工艺条件,主要内容包括: 采用浸渍法制备了固体酸催化剂CaO/Al_2O_3。系统研究了负载量、焙烧温度、焙烧时间等因素对催化剂活性的影响,得到制备催化剂适宜的工艺条件为:CaO负载量25%,焙烧温度700℃,焙烧时间5h。在此基础上,以菜籽油为原料,利用CaO/Al_2O_3催化制备生物柴油,得到合成生物柴油最佳工艺条件为:催化剂用量6%,醇油摩尔比12:1,反应温度65℃,反应时间5h,转化率达到91.5%。 采用浸渍法制备了固体碱催化剂Li_2O/CaO。研究了负载量、焙烧温度、焙烧时间等因素对催化剂活性的影响,得到制备催化剂适宜的工艺条件为:负载量5%,焙烧温度600℃,焙烧时间5h。在此基础上,以菜籽油为原料,利用Li_2O/CaO催化制备生物柴油,得到合成生物柴油最佳工艺条件为:催化剂用量4%,醇油摩尔比10:1,反应温度65℃,反应时间80min,转化率为93.5%。 系统研究了NaOH催化酯交换制备生物柴油的反应动力学,结果表明,酯交换反应基本遵循2级反应,338K下反应的速率方程为:-r_A=0.7034C_0~(2.0249);研究了Li_2O/CaO催化酯交换制备生物柴油的反应动力学,结果表明,菜籽油酯交换反应基本遵循1.4级反应,338K﹑328K下反应的速率方程分别为:-r_A=0.0981C_0~(1.46915),-r_A=0.0677C_0~(1.35078),反应活化能Ea=34.19KJ/moL。


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