两步催化法制备生物柴油

论文摘要

生物柴油,是植物柴油和动物柴油的总称,它是从可再生的生物质资源中获得的一种理想的柴油替代燃料,具有可生物降解性、排放污染小、生产原料来源广泛等特点。大力发展生物柴油,不仅可以降低环境污染,而且对于缓解我国的能源危机,增强我国能源安全,以及对促进农副产品的综合开发利用都有着深远的意义。本文选取酸化的菜籽油为原料,采用两步法,先采用阳离子交换树脂催化酯化法进行脱酸,以降低原料中的游离脂肪酸（FFA）含量至酯交换所要求（1mgKOH/g以下）;脱酸后的菜籽油在Mg-Al水滑石固体碱催化剂作用下与甲醇进行酯交换反应得到生物柴油。筛选不同树脂对脱酸催化效果为:CD-552＞HD-8＞001×7、001×4＞D113,其中以CD-552催化效果最好,其适宜的工艺条件下醇酸比摩尔比30:1、反应温度60℃、树脂用量5wt%,反应了5h后,油脂的酸值从10.97mgKOH/g油降低到0.689mgKOH/g油,HD-8酯化脱酸在相同的工艺条件下,达到脱酸目的需要12h,但加入1%的氯化钠后,只需要4h,催化剂用量降为1wt%,原料油的酸值从11mgKOH/g降低到1mgKOH/g以下。反应后,树脂易分离、可循环使用3～4次。脱酸后的菜籽油在自制的Mg-Al水滑石固体碱为催化剂,酯交换反应研究发现制备的较佳条件为:Mg-Al摩尔比为0.5:1、晶化时间为12h、煅烧温度为500℃、煅烧时间为5h,催化活性最高。XRD图谱表明:在0.33:1时,催化剂中含有单独的MgO相,在2θ=29.23°上有明显的特征峰,同时存在Mg-O-Al相,Mg-Al能够很好的结合,并且MgO均匀分散在Al的表面上,形成固体碱中心,具有催化活性。在该备条件下,酯交换甘油的收率可以达到92.97%。催化剂可重复使用两次。所制取的生物柴油各项指标与国外标准相符。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言和文献综述
• 1.1 生物柴油的发展前景
• 1.1.1 生物柴油的总体介绍
• 1.1.2 生物柴油的优点
• 1.1.3 国外生物柴油的发展状况
• 1.1.4 国内生物柴油的发展状况
• 1.2 生物柴油的合成方法
• 1.2.1 稀释法
• 1.2.2 高温裂解法
• 1.2.3 微乳化法
• 1.2.4 酯交换法
• 1.3 生物柴油酯交换法的研究进展
• 1.3.1 酸催化剂
• 1.3.2 碱催化剂
• 1.3.3 非均相催化剂
• 1.3.4 生物酶催化剂
• 1.3.5 超临界甲醇法
• 1.3.6 动力学研究
• 1.3.7 反应机理
• 1.3.8 影响酯交换反应的因素
• 1.4 生物柴油原料脱酸的研究进展
• 1.4.1 碱炼法
• 1.4.2 物理精炼法（蒸馏脱酸法）
• 1.4.3 酯化脱酸技术
• 1.4.4 生物脱酸
• 1.4.5 微生物脱酸
• 1.4.6 溶剂萃取脱酸
• 1.4.7 超临界流体萃取脱酸
• 1.4.8 膜法脱酸
• 1.5 水滑石类催化剂
• 1.5.1 水滑石的制备方法
• 1.5.2 焙烧水滑石的性质
• 1.6 本文的主要研究内容
• 第二章 酸性油脂的脱酸反应研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验试剂及仪器
• 2.1.2 试验方法
• 2.1.3 酯化脱酸酸值和转化率测定
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 硫酸催化剂脱酸反应
• 2.2.2 树脂的筛选
• 2.2.3 CD-552催化剂脱酸反应
• 2.2.4 HD-8催化剂脱酸反应
• 2.2.5 HD-8加助催化剂脱酸反应
• 2.3 树脂的非均相催化过程
• 2.3.1 CD-552反应动力学过程
• 2.3.2 HD-8反应动力学过程
• 2.4 小结
• 第三章 固体碱制备生物柴油的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验试剂及仪器
• 3.1.2 试验方法
• 3.1.3 分析方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 催化剂的制备研究
• 3.2.2 反应的研究
• 3.2.3 生物柴油的精制
• 3.3 XRD物相分析
• 3.3.1 不同Mg-Al配比
• 3.3.2 不同晶化时间
• 3.3.3 不同锻烧温度
• 3.3.4 不同锻烧时间
• 3.3.5 催化剂不同回收次数后
• 3.4 IR分析
• 3.5 小结
• 第四章 产品的性能分析
• 4.1 生物柴油的性质分析方法
• 4.1.1 密度
• 4.1.2 粘度
• 4.1.3 闪点
• 4.1.4 冷滤点
• 4.1.5 酸度及酸值
• 4.1.6 水分
• 4.1.7 灰分
• 4.1.8 游离甘油含量
• 4.1.9 总甘油含量
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 酯交换反应产物结构分析
• 4.2.2 生物柴油的溶解性分析
• 4.2.3 生物柴油的性质分析
• 第五章 结论
• 参考文献
• 附录:实验数据总汇
• 致谢