用于制备生物柴油的固体酸催化剂的研究进展

固体酸催化剂由于其易于分离回收、对生产设备无腐蚀性、无毒、对环境友好等优势而应用于生物柴油的制备。综述了当前应用于生物柴油制备的固体酸催化剂的研究进展,包括沸石、杂多酸、强酸性离子交换树脂、硫酸化金属氧化物固体超强酸、金属磷酸盐和有机膦酸盐杂化材料,以及新型的碳基固体酸催化剂,讨论了它们在生物柴油制备等酸催化反应中存在的问题,并展望其发展方向。     

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。     

餐饮废油生产生物柴油简评

结合餐饮废油生产生物柴油的方法,按照酯化反应所使用的催化剂种类的不同,重点综述了餐饮废油生产生物柴油所采用的催化剂。固体催化剂可分为固体酸、固体碱、固体酸碱催化剂;液体催化剂分为液体酸、液体碱和酯类。简评了餐饮废油生产生物柴油领域工业化存在的问题和发展趋势,指出餐饮废油有望成为我国发展生物柴油的重要原料。     

生物柴油制备技术的研究进展

生物柴油不仅燃烧性能与石油柴油相当,且具有环境友好、资源可再生的优点,是替代石油柴油的理想燃料之一。综述了热裂解法和酯交换法(包括化学催化法、酶催化法和超临界法)制备生物柴油的最新研究进展,并探讨了各种制备方法的优缺点和应用前景。为降低生物柴油成本,应采用廉价原料(如废油脂)。对于酸值高的废油脂,宜采用固体酸和离子液体等环境友好催化剂。     

磺化型固体酸在生物柴油合成中的应用

磺化型固体酸具有高催化活性、高比表面积、高的酸强度及独特的结构,有效提高了生物柴油合成效率.综述了常见磺化型固体酸的制备、物化性质及在生物柴油合成中的应用现状,并对其磺化型固体酸未来发展的方向进行了展望.     

应用山苍子核仁油制备生物柴油的研究

采用共沉淀-浸渍法制备了SO2-4/Fe2O3-TiO2固体酸催化剂,并用于催化山苍子核仁油与乙醇制备生物柴油,优化了制备生物柴油的工艺条件。结果表明,在醇油摩尔比为16∶1,催化剂用量为10.0%(w),在乙醇回流温度(78℃)下反应8.0h,生物柴油产率可达44.9%,表明该催化剂对山苍子核仁油制备生物柴油具有较高的活性。     

微水相超声波协同纳米Ca-Mg-Al固体碱催化制备生物柴油

以尿素为沉淀剂制备了纳米Ca-Mg-Al水滑石,采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜对其进行了表征,以其煅烧后得到的纳米Ca-Mg-Al复合金属氧化物为固体碱催化剂,采用微水相超声波辐射协同固体碱催化小桐子油与甲醇进行酯交换反应制备了生物柴油,并研究了催化剂的失活原因。实验结果表明,纳米Ca-Mg-Al水滑石的柱撑阴离子为CO_3~(2-),晶粒大小均匀,呈良好的层状结构。在超声波功率210W、占空比0.7、反应时间30min、温度60℃、甲醇与小桐子油摩尔比4∶1、催化剂用量1.5%(基于小桐子油的质量)的反应条件下,生物柴油收率达94.3%,精制后的生物柴油完全符合德国生物柴油标准DIN V 51606:1997。催化剂失活的主要原因是层状结构的塌陷和副产物甘油附着在催化剂表面,使用后的催化剂用乙醇洗去表面的甘油后,可连续使用12次。     

氢氧化钾/氧化钙催化三组分双酯交换耦合反应制备生物柴油

以CaO为载体,采用浸渍法制备了一系列CaO负载氢氧化物固体碱,考察负载型固体碱在催化甲醇-油脂-碳酸二甲酯三组分耦合反应体系制备生物柴油中的反应性能。实验结果发现KOH/CaO负载型固体碱表现出最佳反应性能。KOH负载量15%,煅烧温度600℃时制备得到的固体碱催化剂,在常压回流,生成油/酯/醇摩尔比为1∶1∶8,催化剂用量15%的条件下,反应3h,生物柴油收率可达96.4%,反应得到的未经处理的生物柴油中游离甘油的含量仅为0.0196%。采用TG、BET、CO_2-TPD及XRD等技术对KOH/CaO进行了表征,发现催化剂的高活性与KOH和CaO经高温焙烧产生新的晶相有关。     

Zr(SO_4)_2/SiO_2固体酸催化合成生物柴油

制备了Zr(SO4)2/SiO2固体酸催化剂,并用其催化工业棕榈酸与甲醇进行酯化反应合成生物柴油,考察了催化剂制备条件(Zr(SO4)2负载量、催化剂焙烧温度、焙烧时间)及酯化反应条件(甲醇用量、催化剂用量和反应时间)对酯化率的影响,并用FTIR,TG-DTA,GC-MS等手段对催化剂和产物进行表征和分析。实验结果表明,Zr(SO4)2/SiO2固体酸催化剂在工业棕榈酸和甲醇的酯化反应中具有较高的催化活性,适宜的催化剂制备条件为:Zr(SO4)2负载量(质量分数)为60%,焙烧温度350℃,焙烧时间2h;适宜的酯化反应条件为:甲醇与棕榈酸的质量比12∶25,催化剂用量为棕榈酸质量的6%,反应时间5h。在此条件下,酯化率可达97.5%。酯化产物主要为直链十六烷酸甲酯和10-十八碳烯酸甲酯。     

固体酸催化酯化酸化油合成生物柴油的研究

介绍了一种改性的SO4^2-TiO2／粘土固体酸催化剂,适用于工业精制脂肪酸和泔水油等酸化油原料制取生物柴油。改性的SO4^2-TiO2／粘土固体酸催化剂改变了SO4^2-／粘土催化剂的酸性分布,酸性增强。正丁胺-TPD法的测试结果表明,它是一种中等强度的酸性催化剂。使用改性的SO4^2-TiO2／粘土固体酸催化剂合成生物柴油,反应条件为：反应温度70℃,醇油质量比0．43：1,催化剂用量为原料油投料用量的5％,反应时间为6～8h（视原料酸值而定）。在规定的反应条件下,使用工业精制脂肪酸原料,达到相同的转化率时,改性的SO4^2-TiO2／粘土固体酸催化剂可循环使用20次;使用泔水油为原料,须对原料和粗产品进行精制,能得到合格产品。说明改性的SO4^2-TiO2／粘土固体酸催化剂的酯化催化活性和稳定性好,有良好的工业应用前景。     

固体酸催化烯烃叠合技术研究进展

随着我国炼油工艺和汽油池结构的不断调整,通过烯烃叠合反应将C4烯烃转化为高辛烷值清洁汽油组分的技术得到快速发展,其中固体酸催化剂在烯烃叠合技术工艺中应用最广泛。简单介绍烯烃叠合技术原料来源及加工路径,总结目前应用广泛的各类固体酸催化剂使用情况,主要包括固体磷酸、酸性树脂、分子筛、白土、杂多酸、磺化金属氧化物以及金属/酸载体负载型催化剂等,结合固体酸催化剂反应机理发现,分子筛催化剂由于孔道和酸性可调、易再生、无污染、活性高等特点,具备广阔的市场应用前景。     

CaO-PbO催化酯交换合成甘油碳酸酯

采用焙烧法制备了一系列混合金属氧化物催化剂,对其在碳酸二甲酯与甘油酯交换合成甘油碳酸酯反应中的催化性能进行了评价。实验结果表明,CaO-PbO催化剂的催化性能最好。同时考察了催化剂制备条件和甘油碳酸酯的合成条件对CaO-PbO催化剂催化性能的影响,确定适宜的催化剂制备条件为:以PbCO_3和CaCO_3为前体、PbCO_3与CaCO_3的质量比为1:9、焙烧温度900℃、焙烧时间为4 h。以此条件制备的CaO-PbO为催化剂,在反应温度85℃、催化剂用量(基于原料质量)1.5%、碳酸二甲酯与甘油的摩尔比3:1、反应时间90 min时,甘油转化率为98.5%,甘油碳酸酯的收率和选择性分别为97.8%和99.3%。催化剂重复实验结果表明,与CaO催化剂相比,CaO-PbO催化剂的稳定性有所提高,但仍需进一步改善。     

PREPARATION CHARACTERISTICS OF CATALYSTS FOR FOSSIL FUEL CONVERSION

The article reviews some of the technical Intricacies which are Involved In the preparation of metal oxide containing catalysts. In processing of energy resources, representative reactions catalysed by metal oxides Include cracking, reforming, hydrofining, water-gas shift, and methanol synthesis. The preparatory methods of metal catalysts control the selectivity, stability and activity for a particular reaction.

The specifics of the technique of preparation and the chemical nature of a catalyst control the main stream of chemical products and the duration of continuous operation of reactors. The nature of metal-support plays an important role, other than to stabilize the small particles of the metal. Certain supports like zeolites, polymers, reducible oxides modify drastically the catalytic properties of metals. Addition of an inactive additive to a metal catalyst produces a large effect on both catalytic activity and resistance to poisoning of the pure metal. A defined porous structure, the size of the Internal surface and the mechanical strength are the additional criteria on which the success of the art of catalyst preparation depends.     

用于甲醇脱水制二甲醚的固体酸催化剂的研究进展

对用于甲醇脱水过程的固体酸催化剂的研究成果进行综述,特别是对单一氧化物基固体酸、复合氧化物基固体酸、分子筛等进行了详细的论述。目前用于甲醇脱水过程的催化剂主要为活性氧化铝、分子筛等。同时指出了该类固体酸催化剂的研究现状、存在问题和发展趋势,以期为甲醇脱水工业化过程的高效、稳定催化剂的设计、制备与开发提供借鉴。     

PREPARATION CHARACTERISTICS OF CATALYSTS FOR FOSSIL FUEL CONVERSION

ABSTRACT

The article reviews some of the technical Intricacies which are Involved In the preparation of metal oxide containing catalysts. In processing of energy resources, representative reactions catalysed by metal oxides Include cracking, reforming, hydrofining, water-gas shift, and methanol synthesis. The preparatory methods of metal catalysts control the selectivity, stability and activity for a particular reaction.

The specifics of the technique of preparation and the chemical nature of a catalyst control the main stream of chemical products and the duration of continuous operation of reactors. The nature of metal-support plays an important role, other than to stabilize the small particles of the metal. Certain supports like zeolites, polymers, reducible oxides modify drastically the catalytic properties of metals. Addition of an inactive additive to a metal catalyst produces a large effect on both catalytic activity and resistance to poisoning of the pure metal. A defined porous structure, the size of the Internal surface and the mechanical strength are the additional criteria on which the success of the art of catalyst preparation depends.     

负载型氧化物固体超强酸改性的研究进展

负载型氧化物固体超强酸是近年来发展的一种新型催化材料。对许多化学反应有较好的催化活性、选择性及重复使用性能,并可催化许多均相反应难以进行的各种化学反应。综述了国内外此类催化剂改性研究的最新进展。阐述了改进制备过程完成催化剂改性的方法。详细说明了载体中引入纳米材料、金属和金属氧化物、分子筛等对催化剂活性和稳定性的影响。最后展望了负载型氧化物固体超强酸催化剂的发展前景。     

TPA/SnO2固体酸催化油酸甲酯化反应研究

采用等体积浸渍法制备了不同磷钨酸（TPA）负载量的TPA/SnO2固体酸催化剂,用XRD、BET 和Hammett指示剂法进行表征,研究其在甲醇与油酸酯化反应中的催化性能,考察催化剂焙烧温度、TPA负载量、醇油比、反应时间和催化剂用量等因素对油酸转化率的影响。XRD和BET表征结果表明：TPA负载量较低（质量分数5%~30%）时,TPA均匀分散在SnO2表面;TPA负载量（w）高于30%时,TPA在SnO2表面发生聚结。当催化剂焙烧温度为450℃时,少量TPA在SnO2表面聚结;当焙烧温度为500℃时,TPA在SnO2表面均匀分散;当焙烧温度达550 ℃时,TPA分解成WO3。催化剂比表面积随着焙烧温度的增大而减小;随着TPA负载量的增大,比表面积呈先增大后减小的趋势,负载量（w）为15%时比表面积最大。酯化反应结果表明,30-TPA/SnO2(500)催化剂在油酸与甲醇的酯化反应中具有良好的催化活性。在n(甲醇)/n(油酸)=12、m(催化剂)/m(油酸)=0.08、反应温度68℃、反应时间6 h的条件下,油酸转化率可达90%以上。该反应符合准二级反应动力学方程,表观活化能为69.06 kJ/mol,指前因子为4.30×1010 L/(mol?h)。     

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。