负载型Cs_2O固体碱催化剂的制备及催化酯交换反应性能

以Cs2CO3作为催化剂前驱体,利用γ-Al2O3、TiO2、MgO、SiO2、CaO和NaY型分子筛6种不同的载体,在700℃下焙烧,制备Cs2O固体碱催化剂,并用其催化菜籽油酯交换反应制取生物柴油.结果表明,以γ-Al2O3、MgO和CaO均能制备出超强固体碱,根据制备出的固体碱催化酯交换反应的酯交换率和产物分离性能分析,γ-Al2O3是最适合的载体.以Cs2CO3为前驱体,以γ-Al2O3为载体开展的催化剂试验结果表明:固体碱的最佳制备工艺条件为:煅烧温度700℃,煅烧时间5 h,煅烧气氛为N2.在此工艺条件下,制取的催化剂用于催化菜籽油的酯交换率达到了95.5%.     

超声强化酯交换制备生物柴油的工艺优化

为了获得超声强化酯交换反应制备生物柴油最佳工艺条件,为工业化生产提供借鉴。该文考察了超声功率密度、反应温度、催化剂用量和醇油摩尔比等因素对超声强化 KOH 催化酯交换反应过程的影响,并采用响应曲面分析方法（RSM）优化最佳工艺参数。研究结果表明：超声强化 KOH 催化酯交换反应制备生物柴油最佳工艺条件为：超声功率密度54.7 W/L、反应温度34℃、催化剂用量为大豆油质量的 1.3%、醇油摩尔比6︰1,此条件下酯交换反应甲酯质量分数为 99.68%,经验证试验得实测值为99.56%。RSM优化的试验结果适合于碱催化酯交换反应制备生物柴油工艺,并能够预测不同条件下碱催化酯交换反应中的甲酯质量分数。     

负载型Cs2O固体碱催化剂的制备及催化酯交换反应性能

以Cs₂CO₃作为催化剂前驱体,利用γ-Al₂O₃、TiO₂、MgO、SiO₂、CaO和NaY型分子筛6种不同的载体,在700℃下焙烧,制备Cs₂O固体碱催化剂,并用其催化菜籽油酯交换反应制取生物柴油。结果表明,以γ-Al₂O₃、MgO和CaO均能制备出超强固体碱,根据制备出的固体碱催化酯交换反应的酯交换率和产物分离性能分析,γ-Al₂O₃是最适合的载体。以Cs₂CO₃为前驱体,以γ-Al₂O₃为载体开展的催化剂试验结果表明：固体碱的最佳制备工艺条件为：煅烧温度700℃,煅烧时间5 h,煅烧气氛为N2。在此工艺条件下,制取的催化剂用于催化菜籽油的酯交换率达到了95.5%。     

固体催化剂催化牛油制取生物柴油工艺优化

利用固体催化剂催化废弃动物油脂制取生物柴油可以实现催化剂的重复利用、降低原料成本,从而提高生物柴油的市场竞争力。该文以牛油为原料,在自制固体催化剂Cs2O/γ-Al2O3的催化作用下与甲醇酯交换反应制备生物柴油。采用响应面法对反应过程进行了优化,试验考察了醇油摩尔比、催化剂用量、反应时间和反应温度等操作条件对酯交换反应的影响,并得到了最优反应条件,即反应温度66℃,醇油摩尔比10.5：1,催化剂用量5.3%,反应时间120 min,生物柴油的酯交换率达到95.5%。反应后固体催化剂在400℃下灼烧4 h后可以重复利用,重复利用8次后酯交换率下降不到6%。研究结果将为固体催化剂催化废弃动物油脂制取生物柴油的连续和产业化生产提供试验基础,为提高生物柴油的市场竞争力提供参考。     

碳基固体酸催化剂加压催化合成生物柴油

为了减少生物柴油制备过程中传统催化剂对环境的污染,开发新型固体催化剂具有重要意义。该文以纤维素为原料,采用碳化-磺化法制备了碳基固体酸催化剂,并利用SEM(scanning electron microscope)、BET比表面积测试法、XRD(X-ray diffraction)和NH3-TPD(NH3-temperature programmed desorption)对其结构进行表征。研究了碳基固体酸催化剂催化棕榈酸和甲醇通过酯化反应制备生物柴油的工艺条件,考察了不同醇酸摩尔比、反应时间、反应温度及催化剂用量对转化率的影响,并对比了加压条件下碳基固体酸催化剂与浓硫酸和对甲苯磺酸的催化活性。试验结果表明,当醇酸摩尔比10:1,反应温度110℃,反应时间2 h,碳基固体酸催化剂用量为棕榈酸质量的5%时,转化率可达到98.11%。在加压条件下,碳基固体酸的催化活性高于浓硫酸和对甲苯磺酸,且催化剂在使用4次后,转化率仍在60%以上。通过GC-MS分析得出制备的生物柴油甲酯质量分数为93.8%。该研究为纤维素基碳基固体酸制备生物柴油提供了依据。     

碳基固体酸催化高酸值生物柴油原料降酸效果

以淀粉和对甲苯磺酸合成的碳基固体酸为催化剂,油酸模拟高酸值生物柴油原料进行酯化降酸的试验研究,考察醇油比、催化剂用量、反应温度、反应时间及重复利用性等因素对转化率的影响。通过单因素与正交试验确定最佳工艺条件：醇油质量比为1︰4,催化剂用量为油酸质量的6.5%,反应时间6 h,反应温度85℃,在此条件下转化率可达80.21%,重复使用6次,转化率仍保持在70%以上。碳基固体酸催化剂对高酸值原料酯化降酸有很好的催化活性,易于分离且具有良好的稳定性。     

菜籽油碱催化法制备生物柴油的工艺参数

以碱催化剂为媒介的转酯化反应制备生物柴油方法因其转化率高而倍受重视。该文以菜籽油为原料,在小型试验装置上,采用均相碱催化法,研究了菜籽油在碱性催化剂NaOH的作用下与甲醇经酯交换反应制备生物柴油的工艺条件。考察了醇油摩尔比（4︰1～8︰1）、催化剂用量（0.5%～2%）、反应温度（30～60℃）和反应时间（30～150 min）等工艺参数对酯交换反应的影响,对生物柴油的组成成分进行了气相色谱/质谱联用(GC-MS)分析。结果表明,在醇油摩尔比6︰1,催化剂用量为油质量的1%,反应温度为50～60℃,反应时间为60 min时,酯交换反应转化率最高可达到96.7%。该生物柴油主要由油酸甲酯、芥子酸甲酯、9,12-十八碳二烯酸甲酯、11-二十碳烯酸甲酯、亚麻酸甲酯等脂肪酸甲酯组成,其中油酸甲酯含量最高,相对质量分数高达50.30%。     

小桐子油超声波协同纳米催化剂制备生物柴油

以纳米Zn-Mg-Al高温煅烧物为催化剂,高酸值小桐子油为原料,超声波反应器中连续生产生物柴油,并系统研究超声波辐射协同纳米催化剂催化制备生物柴油的最优条件。研究结果表明,超声波协同纳米催化剂催化制备生物柴油的最优条件为：超声波功率210 W、醇油摩尔比4︰1、催化剂为油质量的1.2%、反应温度60℃时生物柴油收率94.3%。在此优化条件下完全可实现小桐子油连续工业化生产生物柴油的需求,精制后的生物柴油完全符合德国生物柴油标准DIN V 51606: 1997,且理化性质稳定,放置1 a后生物柴油的酸值、密度、黏度和化学组成基本不变。     

非均相固体碱催化剂制备生物柴油的工艺优化

以菜籽油为原料,运用Mg/Al复合固体作为碱性催化剂制备生物柴油.采用五因子二次正交旋转组合设计,研究醇油比,催化剂用量,反应时间,反应温度,搅拌强度五个因子对生物柴油得率的影响,利用SAS8.1中的响应面分析程序RSREG建立并分析了五个因子对得率影响的数学模型.结果表明,所得回归方程达显著水平,拟合情况良好;五个因子对得率的影响大小依次是催化剂用量>醇油比>搅拌速度>反应时间>反应温度.最佳反应温度为70℃,催化剂用量为6%,醇油比5:1,反应时间8h,搅拌强度500r/min,生物柴油的得率可达90%,其指标基本达到美国的ASTM标准和德国的DINE标准.     

Ba(OH)2催化酯交换反应制备生物柴油

为简化酯交换法制备生物柴油工艺过程,实现生物柴油绿色生产.采用正交试验的方法研究了Ba(OH)2催化酯交换反应制备生物柴油过程中油醇摩尔比、Ba(OH)2用量、反应温度、反应时间等因素对生物柴油转化率的影响,并将Ba(OH)2与KOH的催化效果进行了简单比较.实验结果显示:最佳的工艺条件为油醇摩尔比1:6、Ba(OH)2用量2%、反应温度60℃.在此条件下以大豆油为原料90 min生物柴油转化率达到94.27%,花生油、亚麻油、菜籽油等相应转化率均超过95%,同时对比实验证明Ba(OH)2与KOH具有同样高的催化活性,反应产物成分相同,且Ba(OH)2可通过BaSO4沉淀的形式简单、完全回收.Ba(OH)2可作为一种有潜力的生物柴油制备催化剂.     

Low-quality vegetable oils as feedstock for biodiesel production using k-pumice as solid catalyst. Tolerance of water and free Fatty acids contents

Waste oils are a promising alternative feedstock for biodiesel production due to the decrease of the industrial production costs. However, feedstock with high free fatty acids (FFA) content presents several drawbacks when alkaline-catalyzed transesterification reaction is employed in biodiesel production process. Nowadays, to develop suitable processes capable of treating oils with high free fatty acids content, a two-step process for biodiesel production is being investigated. The major problem that it presents is that two catalysts are needed to carry out the whole process: an acidic catalyst for free fatty acids esterification (first step) and a basic catalyst for pretreated product transesterification (second step). The use of a bifunctional catalyst, which allows both reactions to take place simultaneously, could minimize the production costs and time. In the present study, the behavior of pumice, a natural volcanic material used as a heterogeneous catalyst, was tested using oils with several FFA and water contents as feedstock in the transesterification reaction to produce biodiesel. Pumice as a bifunctional solid catalyst, which can catalyze simultaneously the esterification of FFA and the transesterification of fatty acid glycerides into biodiesel, was shown to be an efficient catalyst for the conversion of low-grade, nonedible oil feedstock into biodiesel product. Using this solid catalyst for the transesterification reaction, high FAME yields were achieved when feedstock oils presented a FFA content until approximately 2% wt/wt and a water content until 2% wt/wt.     

NaHSO4催化椰子油皂脚油酯化降酸工艺优化

以椰子油皂脚油为原料的生物柴油酯化效率与催化剂和结合反应装置的操作方法有关。以硫酸氢钠为催化剂结合设计的反应装置,对高酸值椰子油皂脚油进行预酯化反应研究。通过单因子试验探讨适用于反应装置的反应条件,并讨论不同的操作方式对反应速率和反应进程的影响。结果表明:最佳条件为:反应温度105℃,甲醇通入流速为0.825 mL/min,催化剂用量为5.0%,反应2 h下转化率>95%。催化剂重复使用9次后转化率78.15%;改变操作方法,0.1 MPa条件下反应,采用通入甲醇1.32 mL/min反应30 min,后常压条件下通入甲醇量0.825 mL/min,反应30 min,椰子油皂脚油酸值由106变为1.2 mg/g,转化率98.9%,并可缩短酯化时间1 h,油脂成品满足酯交换工序要求。精制的生物柴油成品所测试的技术指标符合德国现行生物柴油标准(DIN V 51606)。     

超声波辅助离子液体组合物直接制备微藻生物柴油

微藻生物柴油能够解决目前植物原料生物柴油面临的耕地不足、气候变化影响产量并引起农作物价格上涨等突出问题,但传统微藻生物柴油生产过程能源与化学品消耗大,将微藻油脂的提取-酯交换耦合成一个单元,具有较大应用潜力.该研究采用小球藻、甲醇为原料,离子液体组合物作为提取剂、催化剂,超声波辅助催化微藻直接提取-酯交换制备生物柴油.考察超声波频率、超声波功率、离子液体类型、离子液体用量、反应温度、反应时间、醇油摩尔比等因素对酯交换率的影响,并与传统水浴加热机械搅拌法比较,结果表明,超声波和离子液体对生物柴油的制备有协同促进作用,离子液体具有催化、提取与增溶的作用,能较好地消除醇油界面接触,超声波的引入强化了传质传热过程,与传统加热方式水浴加热机械搅拌法相比,可以缩短酯交换反应的时间,降低反应温度,减少离子液体、甲醇的用量.离子液体[BMIM][HCOO]为提取剂,微藻油脂提取率最高;酸性离子液体催化效果明显高于碱性离子液体,离子液体[SO3H-BMIM][HSO4]为催化剂,微藻油脂转化率最高.当超声波功率240W,频率28kHz,甲醇用量和藻粉质量比为61:,离子液体组合物和藻粉质量比为51:,离子液体[BMIM][HCOO]与[SO3H-BMIM][HSO4]体积比为12:1,反应温度为50℃,超声反应时间50min条件下,生物柴油的转化率可达69.6%.该方法将离子液体溶解提取性能、催化性能及超声波的空化效应相结合,将油脂的提取与油脂的转酯化合二为一,不需先从微藻粉中提取油脂,缩短了工艺,能够实现含油微藻到生物柴油的一步转化.     

利用Biopro型设备转化废弃油脂制备生物柴油

为开发适应中国废弃油脂生物柴油转化的成套技术与装备,结合美国Biopro 380型设备,对中国的4种典型废弃油脂生物柴油转化工艺进行了系统研究,结果表明,甲醇回流温度65℃下,酯化反应时间2.5h、浓硫酸加入量0.5%、甲醇与游离脂肪酸摩尔比2.7∶1时,酯化混合物的酸值降至1～2?mg/g;转酯化反应在醇油摩尔比6∶1、催化剂NaOH的加入量1.0%（与废弃油脂的质量百分比）、反应时间60 min时,转酯化效果最佳;将该工艺条件应用于Biopro 380型设备中进行验证试验,获得的生物柴油产品质量指标基本符合中国生物柴油标准GB/T 20828-2007。     

棉籽油生物柴油和柴油混合燃料的润滑特性

为研究生物柴油的润滑特性,该研究用棉籽油与甲醇和乙醇分别进行酯交换反应,制备出甲酯生物柴油和乙酯生物柴油。然后将它们分别以不同体积比率与市售0#柴油混合,制备出不同比率的生物柴油/柴油混合物。通过四球摩擦磨损试验机考察了这些混合物的润滑特性。结果表明：不同碳醇与棉籽油制备的生物柴油对柴油的润滑性能均具有增效作用,且随着生物柴油添加量的增加,柴油的润滑性能得到提高;但市售0#柴油对不同碳醇制备的生物柴油感受性不同,分别添加20%的甲酯生物柴油和乙酯生物柴油到0#柴油时,发现混合柴油的最大无卡咬负荷（PB值）分别提升了94.1%和29.4%;同时,甲酯生物柴油对柴油的最大无卡咬负荷影响大,而乙酯生物柴油/柴油的减摩性和抗磨性都好于甲酯生物柴油/柴油;游离脂肪酸对生物柴油润滑性也有较大影响。该研究为生物柴油的应用打下基础。     

固定化细胞磁稳定流化床反应器制备生物柴油

为了探索生物酶法制备生物柴油新工艺,克服现有工艺的不足,采用超顺磁性全细胞催化剂在自制的磁稳定流化床中对废油脂连续生产生物柴油进行了试验研究。考察了改变磁场强度、进料醇油摩尔比、催化剂用量及流量等因素对连续酯交换反应的影响,进而得到单级磁流化床酯交换反应的最佳工艺条件：磁稳态操作,醇油摩尔比为1∶1,催化剂用量为原料油质量的12%,进料流量为42.6?mL/min。四级磁流化床连续系统最终转酯化率达到85%以上,连续反应200 h后四级出口的甲酯产率仍在80%以上。这说明全细胞催化剂在磁稳定流化床中活性较高,使用寿命较长,该系统具有良好的操作稳定性。