固载磷钨酸催化下用大豆油和甲醇制备生物柴油.pdfVIP

大 庆 石 油 学 院 学 报 第 33卷 第 3期 2009年 6月 JOURNALOFDAQINGPETROLEUM INSTITUTE Vo1．33 No．3 Jun． 2009 固载磷钨酸催化下用大豆油和 甲醇制备生物柴油 吴 松 ，池淑梅 ，吴 凯。 (1．大庆石油学院化学化工学院，黑龙江 大庆 163318； 2．大庆创业集 团 九龙实业化工分公司，黑龙江 大庆 163714； 3．大庆石化公司 炼油厂，黑龙江 大庆 163714) 摘 要：为解决当前制备生物柴油时大量废酸、废碱液的排放，提高反应酯转化率，以固载磷钨酸为催化剂，以大豆 油与 甲醇为原料制备生物柴油．考察了醇与油的物质的量 比、催化剂质量分数、反应时间、反应温度等对酯转化率的影 响，得 出反应最佳操作条件为 ：(醇)：n(油)为6：1，催化剂质量分数为原料油 的 4 ，反应 时间为 2h，反应温度为 5O ℃．在此条件下 ，反应酯转化率可达 94．5 ，并且催化剂可以重复使用． 关 键 词 ：生物柴油 ；固载磷钨酸催化剂 ；酯转化反应 ；大豆油 ；甲醇 中图分类号 ：TQ314．24 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—1891(2009)03—0080—03 0 引言 柴油在各 国燃料结构中占有较高的份额，已成为重要的动力燃料．随着世界范围内车辆柴油化趋势的 加快，未来柴油的需求量会越来越大．石油资源的 日益枯竭和人们环保意识的提高，促使世界各 国从环境 保护和资源战略的角度出发，积极探索发展替代燃料及可再生能源 ，生物柴油就是其 中一种．生物柴油作 为优质的柴油代用品，属于绿色燃料 ，具有较好的经济效益与社会效益_1]．目前，生物柴油主要采用酯交换 反应制取，所使用的催化剂可分为液体均相催化剂和固体催化剂．使用液体均相催化剂反应时间短，催化 效率高嘲，但是反应结束后催化剂与产物分离 困难 ，有大量的废酸、废碱排放 ，并且生物柴油的质量容易受 到催化剂残液及反应杂物的影响口]．采用固体催化剂替代液体均相催化剂，可 以使产品与催化剂分离容 易，有效防止环境污染 ．同时固体催化剂具有易活化再生，便于连续操作的特点r5]．国内外对固体酸催化 剂和固体碱催化剂在酯转化反应中的应用研究较多 ]，但把杂多酸固载以后做催化剂制备生物柴油还 未见报道．杂多酸是 由杂原子(如P、Si、Fe、Co等)和多原子 (如Mo、W 、V、Nb、Ta等)按一定的结构通过 氧原子配位桥联组成的一类含氧多酸，具有很高的催化活性，它不但具有酸性，而且具有氧化还原性，是一 种多功能的新型催化剂 ．杂多酸稳定性好 ，对环境无污染 ，是绿色催化剂．笔者将磷钨杂多酸固载在活 性碳上制成固载磷钨酸催化剂 ，以大豆油和 甲醇为原料制备生物柴油 ，并对其制备条件进行探讨． 1 实验 1．1 原料 市售大豆油 ；甲醇 (分析纯)；磷钨杂多酸 (分析纯)；活性碳 ；盐酸 1．2 固载磷钨杂多酸催化剂的制备 取市售活性碳 ，用 2mol·L 的盐酸浸渍 7h除去表面的灰分 ，洗净烘干．配制一定浓度 的磷钨杂多 酸水溶液 ，将处理过的活性碳加入到磷钨杂多酸水溶液中，浸渍吸附 5h，过滤，得到吸附磷钨杂多酸的活 性碳 ，在温度为 120℃条件下烘干 10h，制得 固载磷钨杂多酸催化剂． 1．3 方法 将 200mL按物质的量比配好的大豆油和 甲醇混合液加入 500mL三 口烧瓶 中，水浴加热同时进行搅 收稿 日期 ：2008一O6—26；审稿人：吕春胜 ；编辑 ：陆雅玲 作者简介：吴 松 (1971一)，男 ，工程师 ，主要从事应用化学方面 的研究 · 8O · 第 3期 吴 松等：固载磷钨酸催化下用大豆油和甲醇制备生物柴油 拌．当反应温度达到指定温度时，加入一定量的固载磷钨杂多酸催化剂，使反应达到一定时间，反应结束 后，过滤分离出催化剂，产物倒入分液漏斗中静置、分层．上层为粗生物柴油，下层为甘油和剩余 甲醇的混 合物．取上层粗生物柴油进行纯化 ，得到淡黄色澄清透明的产物 即为生物柴油 ，测定酯交换转化率．转化 率的测定采用高碘酸氧化法测定甘油含量 ，以甘油的转化率间接反映甲酯的转化率． 2 结果与讨论 2．1 醇油物质的量比对酯转化率的影