论文摘要
石油能源是现代社会赖以生存和发展的物质基础。随着人类对能源需求的不断增加和地球石油储量的不断减少,人类已经认识到,开发新的、对环境无害的非石油类能源及可再生能源是重要的途径。生物柴油即脂肪酸甲酯,目前大多采用均相催化酯交换法制备,催化剂一般采用浓硫酸或NaOH, KOH。但都存在着很多缺点。若采用碱作为催化剂,原料油和甲醇必须严格脱水,否则易形成乳状物。而且,原料油中的游离酸对碱性催化剂的活性有很大损害。液体酸催化剂虽然对原料油的水分和游离酸含量没有特殊要求,但它具有腐蚀性,对设备要求很高,而且反应结束后甲醇和副产物甘油很难分离,后处理过程复杂,使成本上升。另外,采用液体酸或碱作为催化剂,在后处理过程中会排出大量污水,造成环境污染。因此,采用固体酸作催化剂,反应结束后产品非常容易分离,既降低成本,简化工艺流程,又可达到环保的目的,成为人们关注的焦点。本课题创新的采用两种固体酸Zr（SO4）2·4H2O和SO42-/ZrO2)和负载型固体酸（Zr（SO4）2/AC）结合共溶剂作为酯交换反应制备生物柴油的新方法。筛选出了适宜的催化剂和共溶剂,而且通过考察影响脂肪酸甲酯的收率随反应温度,醇油摩尔比,反应时间,催化剂用量等各个因素的变化情况,优化出生物柴油的制备反应的最佳反应条件,获得了较温和条件下制备生物柴油的工艺条件。不但生物柴油的产率非常理想,而且后处理过程也大大简化,在节约成本和保护环境的方面都具有重大意义,并对反应过程动力学进行了初步研究。将自制的生物柴油同中国0#柴油（GB252-1994优级品）的相比较,结果表明,各项主要性能指标已经与0#柴油相接近。研究结果显示,以CO2为共溶剂结合Zr（SO4）2·4H2O做催化剂的反应体系中,酯交换反应的温度和时间都大大降低,并且得到了产率很高的优质生物柴油产品。共溶剂和固体酸催化剂易于分离并可以重复使用。
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摘要ABSTRACT第一章 文献综述1.1 生物柴油1.1.1 生物柴油的特点1.1.2 生物柴油的生产制备方法1.1.3 国外生物柴油的研究现状1.1.4 国内生物柴油的研究现状1.1.5 生物柴油产品物性的表征与测试1.2 固体酸催化剂的研究进展1.2.1 前言1.2.2 负载型固体酸催化剂1.2.3 一般固体酸催化剂1.3 共溶剂反应的特点1.4 均匀设计的实验方法1.4.1 均匀设计的特点1.4.2 回归分析及其在均匀设计中的应用1.5 本课题的研究内容、方法及意义第二章 试验部分2.1 负载型固体酸结合共溶剂的方法制备生物柴油2.1.1 实验原料及实验装置2.1.2 负载型固体酸催化剂的制备2.1.3 负载型固体酸催化剂的表征方法2.1.4 单纯负载型固体酸制备生物柴油方法2.1.5 丁烷共溶剂结合负载型固体酸制备生物柴油方法2.2 超强酸与一般固体酸结合共溶剂的方法制备生物柴油2.2.1 实验原料及实验装置2.2.2 超强酸与一般固体酸催化剂的制备4）2·4H2O和超强酸催化剂的表征方法'>2.2.3 Zr（SO4）2·4H2O和超强酸催化剂的表征方法2共溶剂制备生物柴油方法'>2.2.4 超强酸结合CO2共溶剂制备生物柴油方法4）2·4H2O结合CO2共溶剂制备生物柴油方法'>2.2.5 Zr（SO4）2·4H2O结合CO2共溶剂制备生物柴油方法2.3 试验研究的关键点2.4 产物表征分析方法2.4.1 气相色谱分析2.4.2 高校液相色谱分析2.4.3 红外光谱分析2.5 产物物性的测试2.6 反应脂肪酸甲酯产率的计算第三章 结果与讨论3.1 催化剂与共溶剂的筛选3.1.1 催化剂的筛选3.1.2 共溶剂的筛选3.2 单纯负载型固体酸制备生物柴油反应条件的优化3.2.1 催化剂的表征分析3.2.2 催化剂载体目数的筛选3.2.3 催化剂负载量的筛选3.2.4 催化剂用量的优化3.2.5 甲醇和植物油的摩尔比的优化3.2.6 反应温度的优化3.2.7 反应时间的优化3.2.8 重复使用考察催化剂使用寿命3.2.9 反应产物的表征3.3 加入共溶剂的负载型固体酸制备生物柴油反应条件的优化3.3.1 丁烷加入对反应体系的影响3.3.2 催化剂用量的优化3.3.3 共溶剂丁烷加量的优化3.3.4 甲醇和植物油的摩尔比的优化3.3.5 反应温度的优化3.3.6 反应时间的优化2共溶剂法制备生物柴油反应条件初步优化'>3.4 超强酸结合CO2共溶剂法制备生物柴油反应条件初步优化2加入对反应体系的影响'>3.4.1 CO2加入对反应体系的影响3.4.2 运用均匀设计法设计试验方案4）2·4H2O结合CO2共溶剂制备生物柴油反应条件的优化'>3.5 Zr（SO4）2·4H2O结合CO2共溶剂制备生物柴油反应条件的优化3.5.1 催化剂的表征分析3.5.2 催化剂用量的优化2加量的优化'>3.5.3 共溶剂CO2加量的优化3.5.4 甲醇和植物油的摩尔比的优化3.5.5 反应温度的优化3.5.6 反应时间的优化3.5.7 反应产物表征3.6 产品物性的测试3.7 反应过程的动力学初步研究第四章 结论参考文献附录致谢攻读学位期间发表的学术论文目录作者和导师简介附件
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