非食用植物油合成生物柴油的研究.pdf

1、生物柴油是以動(dòng)植物油脂、廢餐飲油等為原料制成的液體燃料，主要成分為長(zhǎng)鏈脂肪酸烷基酯，具有可再生、可被生物降解、無(wú)毒、對(duì)環(huán)境無(wú)害的優(yōu)點(diǎn)，是一種可以替代普通柴油的環(huán)保燃油。但是現(xiàn)有的生物柴油工業(yè)化生產(chǎn)工藝均存在成本高的問(wèn)題，而且我國(guó)的原料供應(yīng)形勢(shì)與歐美不同，要從總體上降低生物柴油生產(chǎn)成本，必須降低原料油成本。因此，本課題進(jìn)行了以漢麻籽油和橡膠籽油兩種廉價(jià)的非食用油為原料油制備生物柴油的研究，內(nèi)容包括原料油預(yù)處理、均相催化酯交換合成生物柴油、

2、固體堿催化劑的制備與酯交換催化性能以及生物柴油理化特性研究。 研究了漢麻籽油和橡膠籽油兩種非食用原料油的理化特性，并對(duì)其進(jìn)行了預(yù)處理研究。結(jié)果表明，漢麻籽油屬于低酸值原料油，而橡膠籽油屬于高酸值原料油，并且兩種原料油均含有少量水。漢麻籽油可以經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單脫酸、脫水處理后即可作為生物柴油原料油；而橡膠籽油則必須要進(jìn)行甲酯化脫酸處理，之后進(jìn)行脫水處理。 漢麻籽油和甲醇經(jīng)NaOH催化合成生物柴油。結(jié)果表明，提高反應(yīng)溫度和增大催化劑

3、用量有利于酯交換反應(yīng)的發(fā)生。甲醇的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。隨著醇油比的增加，甲酯生成率增大，而甲醇的轉(zhuǎn)化率減小。凝膠滲透色譜分析表明經(jīng)二次甲醇酯交換反應(yīng)漢麻油可以比較完全的轉(zhuǎn)化為甲酯。 以聚丙烯酸鹽系高吸水性樹脂為載體，以原位聚合法將NaOH擔(dān)載于聚丙烯酸鈉（NaPAA）上制得了NaOH/NaPAA固體堿，以Hammett指示劑法、紅外光譜、X-射線衍射、23Na核磁共振譜等手段對(duì)以原位聚合擔(dān)載法制得的Na

4、OH/NaPAA固體堿進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：（1）在堿性條件下，NaOH的存在可以促進(jìn)NaAA的聚合，可制備出具有高平衡溶脹度的聚丙烯酸鹽系吸水樹脂基固體堿。（2）氫氧化物/NaPAA樣品的堿強(qiáng)度可達(dá)15.0

5、A中的NaOH、Na2CO3和NaPAA載體。（3）XRD和23Na NMR分析均表明在NaOH擔(dān)載量小于12.5mmol/g時(shí)NaOH可高度分散于NaOH/NaPAA固體堿中，而在NaOH擔(dān)載量達(dá)12.5 mmol/g時(shí)會(huì)導(dǎo)致NaOH/NaPAA出現(xiàn)NaOH相分離。在NaOH/NaPAA固體堿中Na+可能呈聚集態(tài)和隔離態(tài)兩種狀態(tài)，每個(gè)COO-可以容納兩個(gè)呈聚集態(tài)的Na+，多余的Na+將以隔離態(tài)存在。（4）TG/DTA分析表明NaOH/

6、NaPAA樣品具有較好的熱穩(wěn)定性，耐熱溫度可達(dá)390℃。而DSC分析表明NaOH/NaPAA樣品具有較強(qiáng)的結(jié)合水性能，所含結(jié)合水為1.0～2.0g/g干基。（5）NaOH/NaPAA固體堿在甘油、甲醇、漢麻籽油、漢麻籽油甲酯中只可以有限的溶脹。（6）研究了NaOH/NaPAA在醇中的吸水性能和堿流失行為，表明NaOH/NaPAA在甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇中均具有較強(qiáng)的吸水性能，低交聯(lián)度的NaOH/NaPAA樣品吸水較快，而NaOH/N

7、aPAA含水量較小時(shí)在醇中具有較強(qiáng)的吸水性能。較大的交聯(lián)度可抑制NaOH/NaPAA在醇中的堿流失，而較大的NaOH負(fù)載量、較大的醇初始含水量、碳鏈較長(zhǎng)的醇對(duì)抑制堿流失是不利的。 以NaOH/NaPAA固體堿催化劑催化漢麻籽油酯交換反應(yīng)。結(jié)果表明，NaOH/NaPAA固體堿具有高活性和高選擇性，并且與NaOH催化的酯交換相比，受水的影響比NaOH小，NaPAA樹脂載體的高吸水性在一定程度上抑制了皂化反應(yīng)的發(fā)生，推測(cè)了其催化作用機(jī)

8、理。雖然NaOH/NaPAA具有較好的催化性能，但以其作為催化劑時(shí)存在堿流失的問(wèn)題，其穩(wěn)定性有待提高。 以混和硝酸鹽熱分解法制備了鍶鋁復(fù)合氧化物SrO-Al2O3。結(jié)果表明，添加Al可以明顯抑制氧化鍶在高溫下由于升華而導(dǎo)致的收率損失。在Sr含量大于60%時(shí)，SrO-Al2O3的堿強(qiáng)度可達(dá)15.0

9、于分離等優(yōu)點(diǎn)，并且堿流失較小，催化壽命較長(zhǎng)。 考察了漢麻籽油生物柴油和橡膠籽油生物柴油的理化特性。結(jié)果表明，漢麻籽油生物柴油和橡膠籽油生物柴油的脂肪酸組成中不飽和脂肪酸含量均較高，均屬于高碘值的原料油。漢麻籽油生物柴油和橡膠籽油生物柴油的各項(xiàng)理化指標(biāo)基本達(dá)到了我國(guó)生物柴油標(biāo)準(zhǔn)以及美國(guó)和德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，其中漢麻籽油生物柴油具有良好的低溫性能，而橡膠籽油生物柴油具有較高的十六烷值和閃點(diǎn)。調(diào)和柴油B5和B20的硫含量較石化柴油均有降低，而十