混合废塑料和餐厨废油添加甲醇共催化裂解制备生物基烃类的研究

为了将农业生产中的废塑料和餐厨废油更好地进行资源化利用，以农业混合废塑料和餐厨废油为原料，NaY分子筛为催化剂，探究在不同的反应温度下甲醇添加量对混合废塑料和餐厨废油共催化裂解制备生物基烃类的影响。以液体产物产率、可燃气体产量、液体产物酸值、催化剂结焦率为指标，确定了混合废塑料和餐厨废油共催化裂解的最佳反应条件，同时对最佳反应条件下所得液体产物的组成进行了分析，对比了液体产物和生物柴油的理化指标，并对混合废塑料和餐厨废油共裂解反应机制进行了分析。结果表明：添加甲醇总体上有利于提高液体产物产率，降低液体产物的酸值、可燃气体产量和催化剂结焦率；混合废塑料和餐厨废油共催化裂解的最佳反应条件为反应温度440℃、甲醇添加量5%,在此条件下液体产物产率为78.52%,液体产物酸值(KOH)为0.59 mg/g,催化剂结焦率为6.06%;与未添加甲醇相比，添加5%的甲醇后，液体产物的组成成分中芳香烃和烯烃相对含量均降低，而烷烃相对含量显著增加；液体产物(烃类燃油)性能优于生物柴油；在添加5%甲醇条件下，混合废塑料和餐厨废油在NaY分子筛催化剂作用下可能发生协同加氢反应，促进了烷烃的生成。综上，混合废...     

固体酸Ti(SO4)2 /Al2O3 的制备及其在油酸甲酯制备中的应用

采用微乳液法制备高比表面积、簇状多片层载体Al_2O_3,利用浸渍法获得Ti(SO_4)_2/Al_2O_3固体酸催化剂。采用SEM、EDS、XRD、TG-DTG和N_2吸附脱附等手段对固体酸Ti(SO_4)_2/Al_2O_3进行了表征和分析。同时,考察固体酸Ti(SO_4)_2/Al_2O_3对油酸与甲醇酯化反应的催化活性。结果表明:固体酸Ti(SO_4)_2/Al_2O_3具有较高的催化活性;当甲醇与油酸摩尔比8∶1、反应时间6 h、反应温度140℃、催化剂用量7%(占油酸质量)时,油酸转化率可达93.5%;无水乙醇洗涤可防止催化剂颗粒团聚,经无水乙醇洗涤后催化剂循环使用性能表现良好。     

载体对Cu-Co基催化剂合成低碳醇的影响

以不同的氧化物为载体,采用共沉淀法制备一系列Cu-Co/MO_x(MO_x=Al_2O_3,ZnO,ZrO_2,MgO)催化剂.采用X射线衍射(XRD)、N2物理吸附-脱附(BET)等手段对催化剂进行表征,在T=450℃、P=6MPa、GHSV=6 000h-1、H_2∶CO=2∶1的反应条件下考察载体对催化剂合成低碳醇的影响.结果表明,载体的类型显著影响Cu-Co基催化剂上CO加氢反应的性能,与其他氧化物为载体的催化剂相比,Cu-Co/ZrO_2催化剂具有较高的反应活性和低碳醇选择性,CO转化率达到44.1%,且产物中C_2~+醇含量相对较高,占总醇含量的37.1%.     

KF改性固体碱的制备、表征及在菜籽油醇解中的应用

将乙酸钙溶液、氟化钾溶液作为浸渍液,氧化铝作为载体,通过二次浸渍、二次焙烧制得KF-CaO/Al_2O_3固体碱催化剂。通过正交试验考察各制备因素对催化剂在菜籽油醇解中活性的影响。得出的最佳制备条件为:乙酸钙溶液质量分数20%,氟化钾溶液质量分数25%,一次焙烧温度950℃,一次焙烧时间5 h。最佳条件下制得的催化剂可使菜籽油转化率达到99.4%。采用热重分析、X射线衍射、N_2吸附-脱附、扫描电镜及Hammett指示剂滴定法对最佳条件下制备的CaAc_2/Al_2O_3、CaO/Al_2O_3及焙烧前后的KF-CaO/Al_2O_3进行了表征。结果显示:CaAc_2/Al_2O_3在140、420、700℃附近有明显失重,焙烧前KF-CaO/Al_2O_3在200、570℃附近有明显失重。焙烧后KF-CaO/Al_2O_3固体碱催化剂由无定形Al_2O_3载体及负载于表面的以单层分散的CaO、KF及反应产物构成。其比表面积为29.72 m~2/g、孔体积为0.074 2 cm~3/g。催化剂为表面光滑的层状结构,其碱强度介于7.2～18.4。     

餐饮废油与甲醇/乙醇混合液制备生物柴油的工艺条件研究

以餐饮废油为原料,甲醇/乙醇混合液为酯交换剂,对甲苯磺酸为催化剂制备生物柴油的工艺及机理。该试验表明制备生物柴油的最适宜工艺条件为醇油摩尔比10/1,甲醇与乙醇摩尔比为7/3,催化剂用量占餐饮废油质量的7%,反应时间2 h,反应温度80℃,在此条件下通过甘油含量的测定得出生物柴油产率达到97.2%。研究发现甲醇/乙醇混合液作为酯交换剂具有良好的协同效应,乙醇的加入解决了甲醇在油中溶解性差的问题,而甲醇减轻了乙醇在反应过程中易乳化的缺陷,从而可显著提高生物柴油的产率。对自制生物柴油的性能指标进行检测,发现其具有较高纯度,并且主要性能指标符合生物柴油国家标准。     

超声波辅助煎炸废油酯交换制备生物柴油

选用脱色处理后的煎炸废油为原料(酸值(KOH)4.20 mg/g,水分及挥发物0.072%,皂化值(KOH)197.24 mg/g,平均摩尔质量871.82 g/mol),KOH作为催化剂,采用超声波辅助制备生物柴油,并利用气相色谱对生成物进行分析测试。在前期实验得到反应条件为醇油摩尔比6∶1,催化剂用量为原料油质量1%的基础上,考察超声波对酯交换过程的强化作用。通过无催化剂实验确定超声波强化作用源于空化引起的物理变化,而后研究了反应温度、超声波功率、超声场位置对酯交换反应的影响。通过综合考量体系活性与空化强度得到最佳反应温度为45℃,通过综合考量声场强度及其集中性得到最佳功率为100 W,当反应物相界面处于声场驻波位置即30 mm处,可有效促进酯交换反应的进行,在最佳实验条件下反应5 min,生物柴油转化率可达99.64%。     

介孔SO2-4/ZrO2的制备、表征及其催化 煎炸废油合成生物柴油

采用溶胶凝胶法,使用十六烷基三甲基溴化氨（CTAB）为模板剂,正丙醇锆为锆源,（NH4)2SO4为硫化剂,经不同温度（400～600 ℃）煅烧制备介孔SO2-4/ZrO2固体超强酸。并利用氨程序升温脱附（NH3-TPD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、N2物理吸脱附（BET）、X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对样品结构进行表征。结果显示：当煅烧温度为500 ℃时制备的催化剂出现明显的四方晶相,随着煅烧温度的升高,催化剂的比表面积先增加后减小,500 ℃时最大,比表面积为130 m2/g,孔径为3.3 nm;TEM显示所制备的催化剂均具有蠕虫状介孔结构;NH3-TPD曲线显示所制备的催化剂均具有超强酸性,500 ℃时酸量最大,为22 cm3/g STP。将该催化剂用于煎炸废油和甲醇酯交换制备生物柴油试验,发现500 ℃煅烧的催化剂具有较高的催化活性,于190 ℃下反应8 h生物柴油收率达到92.3%。催化剂重复利用5次后,生物柴油收率仍能达到76.3%。     

生物柴油酯基结构的优化及其对低温流动性能影响

在自行设计的反应装置中,采用吡啶硫酸氢盐离子液体为催化剂,以硬脂酸和异戊醇为原料,对硬脂酸异戊酯的制备及其低温流动性能进行了研究。结果表明:最佳反应条件为醇酸摩尔比7∶1、反应时间30 min、催化剂用量7%、反应温度90℃,在此反应条件下转化率为98. 34%;硬脂酸异戊酯的凝点为9℃,冷滤点为13℃,运动黏度为3. 55 mm2/s,与硬脂酸甲酯相比,凝点下降了22℃,冷滤点下降了20℃,运动黏度降低了40. 44%。故采用异戊醇代替甲醇可有效降低生物柴油的凝点和冷滤点,改善生物柴油的低温流动性能。     

介孔SO_4~(2-)/ZrO_2的制备、表征及其催化煎炸废油合成生物柴油

采用溶胶凝胶法,使用十六烷基三甲基溴化氨(CTAB)为模板剂,正丙醇锆为锆源,(NH_4)_2SO_4为硫化剂,经不同温度(400～600℃)煅烧制备介孔SO_4~(2-)/ZrO_2固体超强酸。并利用氨程序升温脱附(NH_3-TPD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、N_2物理吸脱附(BET)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对样品结构进行表征。结果显示:当煅烧温度为500℃时制备的催化剂出现明显的四方晶相,随着煅烧温度的升高,催化剂的比表面积先增加后减小,500℃时最大,比表面积为130 m~2/g,孔径为3.3 nm;TEM显示所制备的催化剂均具有蠕虫状介孔结构;NH_3-TPD曲线显示所制备的催化剂均具有超强酸性,500℃时酸量最大,为22 cm~3/g STP。将该催化剂用于煎炸废油和甲醇酯交换制备生物柴油试验,发现500℃煅烧的催化剂具有较高的催化活性,于190℃下反应8 h生物柴油收率达到92.3%。催化剂重复利用5次后,生物柴油收率仍能达到76.3%。     

微藻生物柴油制备及理化性质分析

对盐藻生物柴油的制备工艺进行了优化,并对3种海水微藻生物柴油的理化性质进行了分析。试验利用溶剂浸渍法制备了K_2O/Al_2O_3固体碱催化剂,采用超声波空化作用代替机械搅拌进行了盐藻生物柴油固体碱催化酯交换制备研究,最佳制备工艺为:在超声波功率450 W、反应温度65℃和醇油摩尔比12:1条件下,用2.5%固体碱为催化剂催化盐藻油酯交换反应2.5 h,获得酯交换率为57.78%;对3种微藻生物柴油理化性质分析的结果表明,3种微藻生物柴油的密度、酸价、过氧化值和水分含量等均符合国标规定,热值比0#柴油略低,碳氢元素的总量低于0#柴油,但3种微藻生物柴油具有更高的碳氢比;3种微藻生物柴油的黏度均略高于国标规定,在实际应用中,微藻生物柴油可与石化柴油按一定比例掺混使用。     

餐饮废油生物柴油中甘油和硫含量的同步优化

为提高餐饮废油生物柴油的品质,降低其甘油和硫含量,分析了离心、静置、水洗-旋蒸3种方法的脱甘油效果,以及氧化、吸附(活性炭作吸附剂)2种方法的脱硫效果,并对甘油和硫含量进行同步优化研究。结果表明：在3种脱甘油方法中,水洗-旋蒸的脱甘油效果最好;氧化脱硫在将硫化物脱除的同时会导致生物柴油的损失,并降低生物柴油的氧化稳定性,与静置和超声氧化脱硫相比,搅拌氧化脱硫的效果较好,脱硫率和生物柴油损失率分别为28.5%和2.0%;在活性炭用量为2%时,脱硫率较高,为23.8%;水洗-旋蒸可以有效地对生物柴油中甘油和硫同时脱除,脱除后的硫、甘油单酯、游离甘油、总甘油含量分别为9.31 mg/kg、0.182%、0.008%、0.054%,脱除率分别达到11.9%、64.3%、78.9%和68.4%,符合GB 25199—2017附录C中BD100生物柴油标准要求。因此,实际生产中可以采用水洗-旋蒸的方法对生物柴油中的甘油和硫进行同步脱除。     

超临界CO_2条件下大豆油极度氢化的研究

以机榨大豆油为原料,在超临界CO_2体系中,选取Pd/C作为催化剂催化极度氢化反应,通过单因素试验,确定催化剂添加量、氢气压力、反应时间、反应温度及搅拌速度的最适量。在最优条件下制备出极度氢化大豆油的碘值为2.6 gI_2/100 g,反式脂肪酸含量为0.23%(可看作零反式脂肪酸含量),VE含量186.7 mg/kg。与常规极度氢化反应相比,反应温度降低了70℃,反应时间缩短了60 min,提高了极度氢化油的质量。Pd/C催化剂可回收重复使用6次,降低了生产成本。     

Pt/MCM-41加氢裂化制备航空生物煤油

利用可再生资源制备液体燃料,是国家应当储备的战略技术之一。本试验以生物柴油加氢脱氧得到的生物烷烃为原料,采用Pt/MCM-41介孔分子筛为加氢裂化催化剂,制备出高转化率、较高选择性的航空生物煤油。试验以不同硅铝比MCM-41为载体,负载不同质量铂金属,制备和表征了不同组成Pt/MCM-41的催化剂;考察了不同硅铝比、反应温度、铂负载量对催化剂活性的影响。结果表明,硅铝比、反应温度和铂负载量对反应产物都有很大影响,硅铝比为10的Pt/MCM-41(Pt%=0.7%)催化剂在340℃条件下的转化率达到了98.42%,煤汽比为1.01,收率也达到了89.50%;随着温度的升高,产物转化率逐渐增加,但是煤汽比随着反应温度的升高逐渐减小;随着铂负载量的增加,转化率提高显著,煤汽比在负载量达到0.7%时才提高明显。     

杂多酸离子液体催化制备生物柴油研究

制备了3种杂多酸离子液体催化剂[PyPS]H_2PW_(12)O_(40)、[PyPS]_2HPW_(12)O_(40)和[PyPS]3PW_(12)O_(40),用于催化酯交换制备生物柴油,其中杂多酸离子液体[PyPS]H_2PW_(12)O_(40)的催化活性最高。采用单因素试验,考察了[PyPS]H_2PW_(12)O_(40)催化酯交换制备生物柴油时,醇油摩尔比、催化剂[PyPS]H_2PW_(12)O_(40)用量、反应温度和时间对生物柴油收率的影响,结果表明,当醇油摩尔比(甲醇/大豆油)为12,催化剂[PyPS]H_2PW_(12)O_(40)用量为6%,反应温度为100℃,反应时间为6 h时,生物柴油收率94.8%。重复使用性能试验表明,杂多酸离子液体[PyPS]H_2PW_(12)O_(40)重复使用6次后,生物柴油收率仍可达90.5%。     

氢化裂解三叶木通油制备生物柴油的研究

本试验尝试采用氢化裂解植物油的途径制备生物柴油。通过浸渍负载法制备了双功能催化剂Ni-HPMo/Al2O3,并通过氮气吸附、X射线晶体衍射和扫描电镜对催化剂进行了表征。以三叶木通油为原料,在温度350℃,氢气压力3.8 MPa,空速1.2 h-1,氢油比700 Nm3/m3的反应条件下,利用制备的催化剂,对三叶木通油进行氢化裂解,得到了以C15~C18烷烃组分为主的生物柴油;催化过程中,转化率为98.2%,选择性为83.9%,制备的生物柴油十六烷值达91。该制备的生物柴油与石化柴油具有相似的结构,为开发新型高十六烷值生物柴油提供了参考。     

H3PW12O40 /SBA-15固体酸的制备、表征及催化煎炸废油环氧化性能研究

制备了SBA-15分子筛,以其为载体,采用超声浸渍法将磷钨酸负载其上,得到H_3PW_(12)O_(40)/SBA-15固体酸催化剂。对固体酸催化剂进行了比表面积测定、孔径分布及傅里叶红外光谱(FTIR)表征,并考察了H_3PW_(12)O_(40)/SBA-15催化剂对煎炸废油甲酯环氧化反应的催化性能。结果表明:制备的SBA-15分子筛具有较大的比表面积和高度有序的孔道,负载了磷钨酸的SBA-15分子筛既保持了Keggin结构,也没有破坏SBA-15分子筛的孔道结构;磷钨酸负载量在20%~60%范围内,随磷钨酸负载量的增加,催化性能减弱;当磷钨酸负载量为20%、反应时间为10 h、反应温度为30℃时,环氧化产品碘值(I)达到21.72 g/100 g,环氧值为5.5 mol/100 g。     

超临界CO2 条件下大豆粉末磷脂氢化工艺优化

为提高大豆粉末磷脂产品的储藏稳定性,对大豆粉末磷脂在CO2 超临界状态下的氢化工艺进行深入研究。采用Pd/C 作催化剂,无水乙醇与二氯甲烷(1:3,V/V)为溶剂,进行加氢反应。最终确定了最佳工艺条件：催化剂用量4%、反应时间60min、总压力10.5MPa、反应温度70℃、搅拌速度250r/min。所得氢化大豆粉末磷脂的色泽淡黄,碘值27.81g I2/100g,稳定性较好。     

Al-Zr-CeO_2固体酸催化剂的制备及其油脂环氧化性能

采用离子交换法和浸渍法制备Al-Zr-CeO_2固体酸催化剂,利用SEM、XPS、XRD、FT-IR和氮气吸附—脱附对固体酸催化剂进行了表征,结果表明:Al_2O_3和ZrO_2负载在CeO_2表面,大大提升了Al-Zr-CeO_2复合催化剂的比表面性能,在高温下仍有较高的比表面积,且催化效果显著。同时以大豆油的环氧化反应为探针反应,考察了煅烧温度、煅烧时间、Al(NO_3)_3/CeO_2的质量比和Zr(NO_3)_4/CeO_2的质量比对催化剂Al-Zr-CeO_2催化活性的影响。催化剂的最佳制备条件为:煅烧温度400℃,煅烧时间2 h,Al(NO_3)_3/CeO_2的质量比为0.2,Zr(NO_3)_4/CeO_2的质量比为0.2。该条件下制备的催化剂,在催化大豆油的环氧化反应时,环氧值可达到5.54%。     

负载型氧化钙固体碱催化剂用于棉籽油制备生物柴油的研究

以不同前躯体为原料,通过高温煅烧得到负载型固体碱催化剂（CaO／γ-Al2O3）。考察了以不同前躯体制得的催化剂在生物柴油制备中的反应特点,研究了活性组分负载量、催化剂煅烧温度、醇油摩尔比、催化剂用量及反应时间对棉籽油转化率的影响。结果表明：以Ca（AC）2及CaCl2和Na2CO3的反应产物CaCO3两种前躯体制备的CaO／γ—Al2O3催化剂具有较高的酯交换反应活性,是制备生物柴油的良好非均相催化剂。     

负载型氧化钙固体碱催化剂用于棉籽油制备生物柴油的研究

以不同前躯体为原料,通过高温煅烧得到负载型固体碱催化剂（CaO／γ-Al2O3）。考察了以不同前躯体制得的催化剂在生物柴油制备中的反应特点,研究了活性组分负载量、催化剂煅烧温度、醇油摩尔比、催化剂用量及反应时间对棉籽油转化率的影响。结果表明：以Ca（AC）2及CaCl2和Na2CO3的反应产物CaCO3两种前躯体制备的CaO／γ—Al2O3催化剂具有较高的酯交换反应活性,是制备生物柴油的良好非均相催化剂。