改性氧化钙催化三组分反应制备生物柴油

建立了CaO催化的菜籽油 碳酸二甲酯 甲醇三组分双酯交换法同步制备生物柴油和碳酸甘油酯新体系。对该体系的反应条件进行了优化,结合对反应体系中化合物极性的分析,采用硅烷化试剂对商业CaO进行表面改性,考察了改性CaO催化新体系制备生物柴油的性能。结果表明,在催化剂用量为油质量的15%、油/酯/醇摩尔比1/1/8、反应温度65℃、反应时间8 h的条件下,生物柴油产率可达948%;与CaO催化该反应制备生物柴油产率372%相比,以01%三氯十八烷基硅烷改性的CaO催化该反应的速度显著提高,达到相同产率的反应时间缩短了3 h,且反应体系耐水性显著提高,在2%(质量分数)含水体系中,生物柴油产率仍能保持82%以上,所制备的生物柴油各项主要物理化学性能指标均达到欧洲生物柴油标准。改性CaO的FT IR表征结果表明,改性剂以化学方式结合在CaO表面。     

KF/CaO催化剂催化大豆油酯交换反应制备生物柴油

采用等体积浸渍法制备了KF/CaO催化剂,并将其用于催化大豆油与甲醇酯交换反应制备生物柴油。考察了催化剂制备条件和反应条件对酯交换反应的影响。实验结果表明,通过等体积浸渍并在873K煅烧4h,可以制得理想的KF添加量(KF与CaO的质量比)为14.3%的KF/CaO催化剂,采用该催化剂,当醇与油摩尔比为12∶1、催化剂用量(催化剂与油的质量比)为3%、反应温度为60～65℃、反应时间为1h时,生物柴油的收率可以达到90%。与CaO催化的酯交换反应结果相比,KF/CaO催化剂的催化活性明显提高。XRD与TG-DTG分析结果表明,KF/CaO催化剂酯交换活性的增强与KF与CaO经过高温煅烧发生相互作用而形成新的晶相密切相关。     

氧化钙/氧化镁催化菜籽油与甲醇酯交换反应动力学的研究

在固体碱 CaO/MgO 催化下,以精制菜籽油与甲醇为原料进行酯交换反应制备了生物柴油,用气相色谱法跟踪分析生物柴油(脂肪酸甲酯)的含量,考察生物柴油中脂肪酸甲酯的生成动力学。结果表明,反应速率动力学方程分3个阶段:反应开始为引发阶段,酯交换反应速率对菜籽油浓度为0.5级,逐步转变为增长阶段的2级反应,最终反应达到平衡阶段。脂肪酸甲酯引发阶段反应活化能为76.77 kJ/mol,频率因子为9.80×10~7(mol/L)~(0.5)/min;增长阶段反应活化能为29.31 kJ/mol,频率因子为6.19×10~3L/(mol·min)。该研究为固体碱催化菜籽油与甲醇酯交换反应的动力学提供了理论基础。     

KOH/SBA-15催化大豆油酯交换反应制备生物柴油

通过后合成法制备了KOH/SBA-15负载型固体碱催化剂,以大豆油和甲醇为原料,进行酯交换反应合成生物柴油。考察醇油比、反应温度、反应时间、活性组分负载量和催化剂用量等因素对生物柴油收率的影响。结果表明,当醇油摩尔比为16：1、反应温度为60 ℃、反应时间为8 h、活性组分KOH负载量（w）为15 %、催化剂用量为原料油质量的5％条件下,生物柴油收率为85.32 %。     

甲醇钙催化菜籽油酯交换反应制备生物柴油的研究

本文研究了甲醇钙固体碱催化剂催化菜籽油和甲醇酯交换反应制备生物柴油,实验分析了甲醇钙的比表面积、总孔容、平均孔径、热稳定性和表面碱性，然后分析了甲醇钙固体碱催化酯交换反应制备生物柴油的反应机理，再通过改变实验条件研究了反应温度、催化剂用量和醇油体积比对生物柴油产率的影响。实验结果表明：甲醇钙热稳定性好，碱性强；当催化剂用量为菜籽油质量的2.0％，反应温度为60℃，醇油体积比为1：1时，反应2小时后生物柴油产率达到了96.8％。     

油脂酯交换制备生物柴油的反应分离耦合工艺

在500mL的酯交换反应和甘油分离耦合实验装置上进行了大豆油制备生物柴油的试验和反应条件的研究。结果表明,在反应温度60℃、醇油摩尔比4.5~ 5.0、进料速度500~2 000 mL/h和催化剂质量分数0.50%~0.75%（相对于油）的条件下,制备的生物柴油中脂肪酸甲酯相对含量不低于97%。此工艺具有反应速度快、平衡转化率和选择性高的特点。所制备的生物柴油及其与-10号柴油的调合产品B5都分别满足国标要求。     

KF/水滑石的合成及催化大豆油酯交换制备生物柴油

采用浸渍法制备了KF/水滑石固体碱催化剂,并将其用于催化大豆油与甲醇进行酯交换反应制备生物柴油;考察了催化剂制备条件和酯交换反应条件对生物柴油收率的影响,并对催化剂进行了XRD,TG-DTA,SEM表征。研究结果表明,KF/水滑石的最佳制备条件为:KF负载量(占水滑石的质量)80%、焙烧温度500℃、焙烧时间3 h。将此条件下制备的KF/水滑石催化剂用于大豆油与甲醇酯交换反应,最佳的反应条件为:催化剂用量(占大豆油的质量)2%,甲醇与大豆油的摩尔比12∶1,反应时间3 h,反应体系处于回流状态。在此条件下,生物柴油的收率高达90.4%。表征结果显示,KF/水滑石的催化活性与KF和水滑石在高温煅烧时相互作用形成新的晶相KMgF3和K3AlF6有关。     

加压催化合成生物柴油的酯交换反应动力学

在工业甲醇与粗菜籽油摩尔比为6:1、KOH催化剂质量分数0.5%(基于菜籽油)的条件下,在500mL高压搅拌反应釜中进行加压催化合成生物柴油的酯交换反应,研究了在反应温度高于甲醇常压沸点(64.5℃)时酯交换反应的动力学,采用最小二乘法回归实验数据,获得幂函数形式的加压催化条件下粗菜籽油与工业甲醇酯交换反应的宏观动力学模型。实验结果表明,酯交换反应的反应级数为1.86,反应活化能为23.493kJ/mol,与文献值相近,频率因子为2782min-1。F检验表明,幂函数模型与实验数据吻合良好,说明该宏观动力学模型可用于描述加压催化下粗菜籽油与工业甲醇的酯交换反应。     

负载型固体碱催化棕榈油酯交换制备生物柴油

采用浸渍法制备了KF/CaO,K2CO3/CaO,KF/γ-Al2O3,K2CO3/γ-Al2O34种负载型固体碱催化剂。考察了催化剂种类对棕榈油与甲醇进行酯交换反应的影响,并研究了催化剂重复使用的可能性。实验结果表明,4种催化剂均具有较高的活性,在催化剂中活性组分负载量为20.0%(相对于载体的质量分数)、n(甲醇):n(棕榈油)=12、m(催化剂):m(棕榈油)=0.09、反应温度65℃、反应时间6h的条件下,生物柴油的收率依次为97.3%,93.4%,77.7%,96.2%。以CaO为载体的催化剂再生后活性较低,而以γ-Al2O3为载体的催化剂再生后活性较高。X射线衍射和热重-差热分析结果显示,催化剂活性的差异与煅烧过程中活性组分和载体相互作用形成的新晶相有关,再生后催化活性的降低是由于活性组分流失所致。     

氟改性的镁-铝复合氧化物催化酯交换反应制备生物柴油

 利用"记忆效应"将氟离子插层到镁铝水滑石的层间,并以此为前驱体焙烧制备出氟改性的镁铝复合氧化物。采用电感耦合等离子体原子发射光谱、N₂吸附-脱附技术、X射线固体粉末衍射、傅里叶变换红外光谱和Hammett指示剂法对其进行了表征。结果表明,焙烧温度明显影响样品的结构和碱性。在催化大豆油和甲醇酯交换制备生物柴油的反应中,氟改性镁铝氧化物比纯镁铝氧化物表现出了更优的催化性能;而且氟改性镁铝氧化物的碱强度对其催化性能有较大影响,450℃下焙烧所得样品的催化性能最好。在催化剂用量3.0%、反应温度60℃、n(甲醇)/n(大豆油)=6、反应时间6 h的适宜条件下,大豆油和甲醇酯交换反应转化率为97.3%。     

用于棉籽油制备生物柴油的固体酸催化剂研究

研制出适用于棉籽油与甲醇发生酯交换反应制备生物柴油的固体酸催化剂。考察了催化剂活性组分比例、焙烧温度和焙烧时间等制备条件对催化剂活性的影响。研究结果表明,在n（Al）：n(Zr)：n（La）＝1：0.4：0.08、焙烧温度550℃、焙烧时间5h的条件下优化制备的S2O82-/Al2O3-ZrO2-La2O3固体酸催化剂,用于酯交换反应时具有良好的催化活性和稳定性,在反应温度150 ℃、醇油摩尔比12:1、固体酸催化剂用量为油质量的4％、反应时间6h的条件下产物中棉籽油甲酯含量达到95.8％,催化剂重复使用10次后甲酯含量仍维持在86％左右;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。     

高酸价工业废植物油制备生物柴油

以工业废植物油为原料,通过甲酯化反应制备了生物柴油,并使用中心组合设计法优化了操作条件。结究表明,在醇油摩尔比5.5～7.0,ω(NaOH)=1.0%,反应时间65 min,反应温度60℃条件下,产物收率可达83.4%,所制备的生物柴油硫含量低、凝点低,可作为优质柴油的调和组分。     

反应蒸馏用于植物油酯交换反应制备生物柴油的研究

在反应蒸馏装置中对植物油与甲醇的酯交换反应合成生物柴油进行了研究，结果表明，此工艺具有反应速度快、平衡转化率和选择性高、甘油沉降速度快等特点。与流行的两级甚至三级酯交换反应技术相比，本工艺仅通过一段酯交换反应就能达到相同的反应效果。     

Li-Ca-Zn-Al-O催化油酯醇解反应

以锂、钙、锌、铝的硝酸盐为原料,尿素为沉淀剂,采用沉淀焙烧法制备了Li-Ca-Zn-Al-O复合氧化物催化剂,采用单因素试验考察了制备条件对催化剂活性的影响。找到的制备复合氧化物催化剂的优化工艺为：元素配比n(Li):n(Ca):n(Zn):n(Al)=1:4:2:2,反应温度120 ℃,焙烧温度800 ℃,焙烧时间7 h。将优化条件下制备的Li-Ca-Zn-Al-O复合氧化物用于催化蓖麻油和甲醇的醇解反应,在n(甲醇):n(蓖麻油)=9:1,m(催化剂):m(蓖麻油)=0.04:1,搅拌速率550 r/min,反应温度65 ℃,反应时间3 h的条件下,蓖麻油转化率可达91.9%。采用Hammett指示剂法、TG、BET及XRD对复合氧化物及其前驱体进行了表征。结果显示：Li-Ca-Zn-Al-O复合氧化物的碱强度为7.2～11.2;Li-Ca-Zn-Al类水滑石在温度升至800℃时质量趋于稳定;Li-Ca-Zn-Al-O复合氧化物催化剂比表面积为25.70 m2/g、孔容为0.0477 4 cm3/g,且主要由CaO及ZnO两种晶体构成。     

氧化钙固体碱催化剂用于大豆油和甲醇酯交换制备生物柴油的研究

对氧化钙固体碱催化剂用于甲醇和大豆油的酯交换反应制备生物柴油（脂肪酸甲酯）进行了研究，考察了醇油摩尔比、反应温度、催化剂用量等因素对生物柴油产率的影响，以及采用四氢呋喃等溶剂溶解产物中的甘油和脂肪酸甲酯以分离回收催化剂的方法。结果表明，在醇油摩尔比为12、反应温度为65℃、催化剂用量为8％、反应1．5h的条件下，生物柴油产率达到了95％以上。重复使用实验结果表明，CaO的催化活性比K2CO3／γ-Al2O3和KF／γ-Al2O3固体碱催化剂高，寿命更长，重复使用20次后催化效果无明显下降。     

介孔碳基固体酸的制备及在生物柴油生产中的应用

以蔗糖为碳源、SiO_2为模板剂,采用碳化-磺化法制备介孔碳基固体酸催化剂,通过酸碱滴定、BET、XRD、FT-IR、SEM等方法对其进行表征,考察碳化温度、磺化温度对催化剂性能的影响,并将其用于大豆油与甲醇的酯交换反应,考察反应条件及原料中脂肪酸含量的影响。结果表明:制备催化剂的适宜条件为碳化温度400℃、磺化温度170℃;大豆油与甲醇酯交换反应的最佳条件为反应温度130℃、醇油摩尔比30、反应时间4h、催化剂用量(占大豆油质量的百分比)8%,生物柴油收率最高达95.94%;连续使用5次后,生物柴油收率仍达到85.46%,说明催化剂具有良好的稳定性;原料中的脂肪酸对催化剂性能有一定的负面影响,但当脂肪酸质量分数达到15%时,生物柴油收率依然可达90%以上。     

生物柴油合成中金属氧化物固体酸的应用研究进展

介绍了近年来用于制备生物柴油的金属氧化物固体酸催化剂的研究与应用进展,就SO42-/MxOy型金属氧化物、单一金属氧化物、多元复合金属氧化物、介孔金属氧化物等不同类型金属氧化物固体酸催化剂的制备、性质、活性、催化行为等方面进行了综述。对金属氧化物固体酸在生物柴油中的应用进行了展望。