钙基固体碱催化酯交换反应制备生物柴油研究进展

综述了近期氧化钙、钙化合物、负载型氧化钙等钙基固体碱催化剂用于酯交换制备生物柴油的研究进展。钙基固体碱具有较高的酯交换制备生物柴油催化活性,且原料来源广、价格相对较低,是一类具有前景的用于生物柴油清洁生产的固体碱催化剂。钙基固体碱催化剂在存放过程中易碳酸盐化而失去催化活性,生物柴油原料含水含酸量不但降低催化剂催化活性,而且增加催化剂回收难度、增加生物柴油产品中钙离子含量,在研究钙基固体碱催化剂催化酯交换反应机制的基础上,解决以上一系列问题,有助于钙基固体碱催化剂的工业化应用。     

钙基固体碱催化剂用于花生油酯交换制备生物柴油

将钙基固体碱催化剂CaO和CaO/MgO用于催化花生油与甲醇酯交换制备生物柴油,考察了催化剂的制备条件,优化了CaO和CaO/MgO催化花生油酯交换反应工艺.研究表明,利用廉价碳酸钙作为原料,在800～900℃下N2气氛中煅烧制备的CaO具有比较好的催化活性;而CaO/MgO催化剂比较适宜的制备条件是用22.6%的Ca(Ac)2溶液浸渍MgO载体1次,在600℃下煅烧.CaO/MgO在空气中存放易失去活性,需在800～900℃下N2气氛活化.CaO和CaO/MgO催化剂均可使花生油与甲醇的酯交换反应在醇油摩尔比12:1、催化剂用量2%、反应温度65℃、反应时间2 h的条件下获得80%以上的酯交换转化率.与CaO相比,CaO/Mgo催化剂具有较高的抗水性和抗酸性,以及较好的重复使用性.     

非均相固体碱催化棉籽油制备生物柴油及其性能

采用浸渍法制备了Cs2O/La2O3固体碱催化剂,并将其用于棉籽油与甲醇酯交换制备生物柴油的反应。考察了催化剂载体、Cs2O负载量、焙烧温度对催化剂活性的影响。结果表明：采用La2O3作为载体,Cs2O负载量20%（Cs2O与载体的质量比）,焙烧温度600℃,制备得到的Cs2O/La2O3固体碱催化剂用于酯交换反应时具有良好的催化活性。在反应温度65℃,醇油摩尔比12∶1,固体碱催化剂用量为油质量的3%,反应3 h产物中棉籽油甲酯含量达到98.8%。     

黄连木籽油制备生物柴油固体碱催化剂研究

采用新型固体碱Li2O/MgO替代传统的均相碱催化剂,催化黄连木籽油与甲醇进行酯交换反应制备生物柴油。考察了载体类型、浸渍液中Li元素浓度、焙烧温度和焙烧时间等制备条件对催化活性的影响,确定了最佳制备条件。结果表明:优化制备的Li2O/MgO固体碱催化剂,在浸渍液中Li元素质量分数为3%,焙烧温度600℃,焙烧时间6 h,用于酯交换反应时具有良好的催化活性,在反应温度65℃,醇油物质的量比9:1,固体碱催化剂用量为油质量的2%,反应3 h产物中棉籽油甲酯含量达到98%,反应10次甲酯含量维持在90%左右,其指标基本达到美国的ASTM标准和德国的DINE标准。     

固体碱催化黄连木籽油制备生物柴油

以黄连木籽油为原料,研制出适用于其与甲醇发生酯交换反应制备生物柴油的固体碱催化剂。考察了浸渍液中Li元素浓度、焙烧温度和焙烧时间等制备条件对催化活性的影响,确定了最佳制备条件。结果表明,优化制备的Li2O/CaO固体碱催化剂,在浸渍液中Li元素质量浓度为4%,焙烧温度700℃,焙烧时间5h,用于酯交换反应时具有良好的催化活性,在反应温度60℃,醇油摩尔比12∶1,固体碱催化剂用量为油质量的1.2%,反应3h产物中黄连木籽油甲酯含量达到97%,制备得到的生物柴油质量达到国家柴油机燃料调合用生物柴油（BD100）标准。     

固体碱CaO催化橡胶籽油制备生物柴油的研究

研究了固体碱CaO催化橡胶籽油与甲醇进行酯交换反应制备生物柴油的工艺条件。结果表明,焙烧温度为800℃,焙烧时间为2 h时,由CaCO3分解制得的CaO具有最高的反应活性。以此CaO为催化剂制备橡胶籽油生物柴油的最佳工艺条件为:催化剂CaO用量为油质量的1.5%,反应温度65℃,醇油摩尔比为15∶1,反应时间6 h。在此反应条件下,橡胶籽油生物柴油转化率为90.70%。     

超强钙基固体碱催化三组分体系高效制备无甘油生物柴油

采用浸渍法制备K_2CO_3/CaO固体碱催化剂,考察其催化甲醇-油脂-碳酸二甲酯三组分耦合反应体系制备无甘油生物柴油的性能。结果表明:在浸渍时间8 h、碳酸钾负载量5%、焙烧温度600℃时,该固体碱催化剂在常压回流、n(油)∶n(酯)∶n(醇)为1∶1∶8、催化剂用量15%的条件下,反应60 min生物柴油产率可达97.88%;反应得到的未经处理的生物柴油中游离甘油的含量仅为0.019 62%。采用TG、BET、SEM、CO_2-TPD及XRD等技术对该催化剂进行了表征发现,催化剂的高活性与碳酸钾和氧化钙经高温焙烧产生两个新的碱性位点有关。     

固体碱催化地沟油制备生物柴油工艺研究

以地沟油为原料,硫酸铁作为催化剂,通过酯交换反应制备生物柴油。酯交换反应考察醇油摩尔比、反应时间、反应温度和催化剂氢氧化钾的用量对降酸后的地沟油酯化产率的影响。结果表明:醇油摩尔比为7∶1,反应时间为40min,催化剂氢氧化钾用量为油重的1.0%,反应温度为65℃时,生物柴油得出产率含量为96.53%。     

亚临界甲醇相固体碱催化大豆油酯交换制备生物柴油

热力学研究表明,大豆油在亚临界甲醇相具有良好的溶解性能,可解决常规酯交换过程中油脂与甲醇相间传质问题,而固体碱催化剂低温催化活性可解决超临界甲醇制备生物柴油过程中的高温问题。研究结果表明,在140℃、2 MPa、醇油摩尔比16∶1和反应时间30 m in条件下,K2CO3/A l2O3催化大豆油酯交换反应产物中脂肪酸甲酯含量可达90%以上。     

甘油钙固体碱催化大豆油制备生物柴油

利用甘油和高温焙烧(900℃)废弃鸡蛋壳制得的氧化钙制备了固体碱催化剂甘油钙,研究了甘油钙在大豆油与甲醇的酯交换反应制备生物柴油中的催化性能,考察了催化剂的焙烧温度、甲醇与大豆油物质的量比、催化剂用量、反应时间对生物柴油收率的影响.经元素分析仪分析结果确定催化剂为二甘油钙(Ca(C3H7O3)2).在催化剂焙烧温度为250℃、催化剂用量为大豆油质量的5％、甲醇与大豆油物质的量比为8∶1、反应时间为5h的条件下,生物柴油收率在86％以上.     

废工业棕榈油制备生物柴油的研究

利用固体酸作催化剂对酸值较高的废棕榈油进行预酯化,采用正交试验优化预酯化的工艺条件,最佳工艺条件是:反应温度为70 ℃,反应时间为4.0 h,固体酸催化剂的用量为3.0%,预处理后废棕榈油的酸值为2.18 mg KOH/g.研究了预酯化后的废棕榈油与甲醇进行的酯交换反应,得到最优工艺条件是:反应温度为65 ℃,反应时间为1.0 h,催化剂KOH的用量为1.0%,酯交换反应的转化率为96.85%,生物柴油总得率为93.2%.以废棕榈油为原料制备的生物柴油,除倾点较高外,其主要性能均符合柴油标准.     

磁性固体碱催化剂KF/Fe3O4催化大豆油酯交换制备生物柴油

采用浸渍法制备磁性固体碱催化剂KF/Fe3O4,并用于大豆油酯交换制备生物柴油的反应。采用单因素试验,考察催化剂的焙烧温度、KF的负载量、醇油摩尔比和催化剂的用量等因素对催化剂性能的影响,并对催化剂进行了XRD表征。结果表明:当焙烧温度为400℃、KF的负载量为30%、醇油摩尔比为10∶1、催化剂用量占大豆油质量的4%时,生物柴油的产率达91.16%。该催化剂具有较好的重复使用性能,重复使用5次后生物柴油的产率仍达80%以上。     

固体酸性催化剂催化生物柴油合成反应性能的比较

固体酸性催化剂作为酯交换的催化剂是当前的研究热点。选择了几种固体酸性催化剂作为废煎炸油与甲醇酯交换的催化剂,并将它们的催化活性与传统催化剂进行了对比。结果显示,所有这些催化剂中,NaHSO4.H2O的催化活性与H2SO4相似,且催化剂可回收再生,整个反应过程无三废污染。     

LiNO_3/ZrO_2催化大豆油酯交换制备生物柴油

以固体碱催化剂LiNO_3/ZrO_2催化大豆油甲醇解反应,探讨催化剂制备条件和反应条件对大豆油转化率影响。实验结果表明:LiNO_3/ZrO_2催化大豆油甲醇解最适制备条件和反应条件是:负载量3 mmol/g,煅烧温度923 K,醇油摩尔比12:1,催化剂用量6.0wt.%,反应时间5 h,最高转化率可达95.24%。     

酸化油制备生物柴油研究

该文报道以中等酸价的酸化油为原料,采用酯化和酯交换相结合方法制备生物柴油工艺。     

响应面法优化固体碱催化棉籽油制备生物柴油的研究

制备Na3PO4/MgO负载型固体碱催化剂,并对催化剂进行X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)表征分析,结果显示催化剂活性与Na3PO4晶相有关.以棉籽油制备生物柴油转换率为指标,对该催化剂催化棉籽油制备生物柴油的工艺进行优化,采用四因素五水平中心组合设计,运用响应面法研究反应时间、反应温度、醇油摩尔比、催化剂用量对生物柴油转化率的影响.结果表明最佳工艺条件为:反应时间3h,反应温度71℃,醇油摩尔比15:1,催化剂用量5.5％.在此条件下,生物柴油转化率为96.32％.     

秸秆炭基固体酸催化废油脂制备生物柴油

以秸秆为原料,采用炭化-磺化法制备了秸秆炭基固体酸,通过FTIR、XRD、SEM、EDS、TGA及DSC对秸秆炭基固体酸进行表征,并将其用于催化高酸值废油脂与甲醇酯交换制备生物柴油,对反应条件进行了优化。结果表明:磺酸基团被引入秸秆炭表面;当醇油摩尔比18∶1、催化剂用量为废油脂质量的5%、反应温度85℃、反应时间8 h时,脂肪酸甲酯收率可达97.2%;秸秆炭基固体酸重复使用6次后,脂肪酸甲酯收率仍在82%以上。     

固体酸催化蓖麻油制备生物柴油

以一水硫酸氢钠固体酸为催化剂,对蓖麻油酯交换制备生物柴油进行了研究。在反应温度为75℃条件下,考察了醇油摩尔比、催化剂用量(占油质量)及反应时间对酯交换反应的影响。在反应温度为75℃、醇油摩尔比为9∶1、催化剂用量为4%、反应时间为8 h的优化工艺条件下,平均甘油收率达93%,产物中甲酯总含量为95.20%。甲酯和甘油静置分层快,后处理简单,对环境无污染。