论文部分内容阅读
随着非可再生能源石油的日益枯竭,生态环境不断恶化,寻找可再生、清洁型的替代能源成为解决能源危机和环境问题的有效措施。生物柴油作为一种可再生、环境友好型的绿色燃料,因其性能与常规柴油十分相似,能够成为常规柴油的替代燃料。麻疯树具有含油率高、经济价值高等优点,麻疯树生物柴油和石化柴油具有很好的相容性,麻疯树油正在取代大豆油和菜籽油等,成为倍受青睐的制备生物柴油原料。酸值高的麻疯树油会使酯交换反应过程中发生皂化等副反应。本论文利用H3PW12O40催化剂催化高酸值麻疯树油的酯化反应,满足酸值低于1.0mg KOH·g-1的后继碱催化酯交换反应要求。研究了酯化反应工艺条件对降酸效果的影响,得到麻疯树油酯化反应最佳工艺条件：反应温度65℃、反应时间3h、醇油摩尔比9：1、H3PW12O40用量1%。在最佳反应条件下,麻疯树油的酯化率为96.1%,酸值由15.74mg KOH·g-1降至0.61mg KOH·g-1。利用经过预酯化处理后的麻疯树油作酯交换反应原料油,以KOH/铝柱撑膨润土固体碱作催化剂催化原料油的酯交换反应。详细考察了KOH负载量和酯交换反应工艺条件对生物柴油转化率的影响。KOH/铝柱撑膨润土催化剂中KOH最优负载量为15%,最佳麻疯树油酯交换条件：催化剂量为7%、反应时间为3h、反应温度为75℃、醇油摩尔比为25：1,生物柴油的转化率为99.2%。使用一次后的催化剂经过400℃焙烧并重新负载KOH,催化麻疯树油酯交换反应,生物柴油的转化率达到98%。通过SEM、XRD、FTIR表征测试可知,KOH/铝柱撑膨润土催化剂颗粒的粒径较小,颗粒排列比较紧密,表面负载着片状物。在衍射角20=31.7°、45.4°、56.6°处出现了氧化铝的特征峰,在衍射角20=28.3°、40.6°、50.3°、66.5°处出现了六方钾霞石(KAlSiO4)的特征峰,KOH/铝柱撑膨润土催化剂具有较大的层间距,doo1层间距为11.9nm。催化剂中的活性组分KOH,部分会和空气中的C02反应生成C032-。利用经过预酯化处理后的麻疯树油作酯交换反应原料油,以KF/赤泥作催化剂催化原料油的酯交换反应。详细考察了KF负载量和酯交换反应工艺条件对生物柴油转化率的影响。KF/赤泥催化剂中KF最优负载量为40%,最佳麻疯树油酯交换条件：催化剂量为7%、反应时间为1h、反应温度为75℃、醇油摩尔比为21：1,生物柴油的转化率为92.2%。使用一次后的催化剂经过400℃焙烧并重新负载KF,催化麻疯树油酯交换反应,生物柴油的转化率达到91.4%。通过SEM、XRD、FTIR表征测试可知,KF/赤泥催化剂的颗粒表面光滑,颗粒粒径变大,颗粒间已经发生团聚现象,紧密结合在一起。在衍射角20=31.2°、44.8°、54.8°处则出现了新物质KFeF4的特征峰。KF和赤泥中碱性金属反应生成KOH,与空气中的C02反应生成C032-。两者相互印证了KF和赤泥中的Fe203发生反应,生成KFeF4和KOH。