基于棉籽油為原料的固體催化劑催化制備生物柴油研究.pdf

1、由于石油資源的日益枯竭以及原油價(jià)格的不斷上漲,世界各國(guó)都在積極研究、發(fā)展來(lái)源于動(dòng)植物油脂等可再生資源的生物柴油,生物柴油分子量與柴油相近,且具有接近于柴油的性能,生物柴油不含硫和芳烴,十六烷值高,含氧量高,閃點(diǎn)高,并且潤(rùn)滑性能好,可生物降解,是一種優(yōu)質(zhì)清潔的柴油,因此可作為礦物柴油的替代燃料,具有礦物柴油所沒(méi)有的環(huán)境友好性。目前生產(chǎn)生物柴油主要方法是通過(guò)均相酸、堿催化油脂酯交換反應(yīng)獲得生物柴油,采用均相酸、堿催化劑反應(yīng)速度快,收率高,但

2、設(shè)備易被腐蝕,同時(shí)產(chǎn)品需中和洗滌而帶來(lái)大量的工業(yè)廢水,造成環(huán)境污染,后處理復(fù)雜。采用固體堿催化劑催化油脂酯交換反應(yīng)制備生物柴油不僅可避免在傳統(tǒng)的均相酸堿催化酯交換過(guò)程中催化劑分離比較難,存在廢液多、副反應(yīng)多和乳化現(xiàn)象嚴(yán)重等問(wèn)題,而且反應(yīng)條件溫和,催化劑可重復(fù)使用,有利于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化、規(guī)模化的生產(chǎn)和生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制。 本文主要研究了以棉籽油為原料采用負(fù)載型固體堿非均相催化制備生物柴油。采用過(guò)量浸漬法制備并篩選出活性最高的負(fù)載型固體

3、堿。考察了催化劑制備條件和反應(yīng)條件對(duì)酯交換反應(yīng)的影響,優(yōu)化其反應(yīng)工藝。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用等過(guò)量浸漬法并在823K煅燒3h,可以制得理想的高活性KF/γ-Al2O3,通過(guò)XRD和DSC表征可以看出,KF/γ-Al2O3的高活性是由于煅燒后產(chǎn)生了新的晶相K3AlF6。采用該催化劑,當(dāng)醇與油摩爾比為12:1,催化劑用量(催化劑與油的質(zhì)量比)為4％,反應(yīng)溫度為60～65℃,反應(yīng)時(shí)間為3h時(shí),生物柴油的收率可以達(dá)到90％以上。在小試的基礎(chǔ)上,使用

4、已篩選出的KF/γ-Al2O3,在自制的固定床反應(yīng)器內(nèi)催化酯交換反應(yīng)。反應(yīng)物料棉籽油和甲醇分別用兩臺(tái)計(jì)量泵打入管路,經(jīng)過(guò)三通接口處匯合進(jìn)入固定床。這種進(jìn)料方式解決了機(jī)械攪拌進(jìn)料不均勻、不穩(wěn)定等缺點(diǎn),同時(shí)也避免使用助溶劑。研究了物料在床層內(nèi)的穩(wěn)定狀況,反應(yīng)物料空速越大、初始物料醇油比越低,越是容易達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。一般在出料時(shí)間達(dá)到3小時(shí)后,基本都能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)?？疾炝朔磻?yīng)溫度、空速以及反應(yīng)物初始物料醇油比對(duì)酯交換反應(yīng)的影響。結(jié)果表明,在常壓