活性炭负载型固体碱催化酯交换反应研究.pdfVIP

第42卷 第 12期 化 工 技 术 与 开 发 V0I．42 No．12 2013年 12月 Technology DevelopmentofChemicalIndustry Dee．2013 活性炭负载型固体碱催化酯交换反应的研究 刘贤响 ，刘 姣 ，苏胜培 ，尹笃林 (资源精细化与先进材料湖南省高校重点实验室，湖南师范大学化学化工学院，湖南 长沙 410081) 摘 要：采用浸渍法制备了活性炭负载KOH固体碱催化剂，考察了它们在三醋酸甘油酯与甲醇酯交换反应中的 催化性能，及时间、温度、催化剂用量、醇酯摩尔比等因素对酯交换反应的影响。结果表明，当醇酯比为9：1，催 化剂用量为0．3g(三醋酸甘油酯为0．02mo1)，KOH浸渍液浓度为20．0wt％，反应温度为65~C，反应1．Oh，三醋酸甘油酯 转化率可达到94．7％。该工艺操作简单，催化剂可以回收，过程无三废污染。 关键词 ：活性炭；负载型；固体碱；催化；酯交换 中图分类号：O643_3 文献标识码：A 文章编号：1671．9905(2013)12-0011-04 面对着 日益严峻的环境和能源问题，开发生物 1．2 催化剂的制备 柴油用以代替部分石化柴油具有很大的优越性。酯 称取一定质量 的活性炭，分别用不 同浓度 交换法是 目前制备生物柴油最主要的方法。目前在 (5．0wt％、10．0wt％、15．0wt％、20．0wt％、25．0wt％)的氢 工业化生产中人们大多采用均相催化酯交换反应。 氧化钾水溶液，采用等体积法在室温下浸渍 12h，然 均相催化法虽然具有催化剂便宜、速度快等优点，但 后在 120℃下烘干至恒重，得到一系列KOH／活性 也存在一些缺点如原料油和醇须严格脱水，否则易 炭固体碱催化剂，置于干燥器中备用。 形成乳状物；反应后需要用酸除去碱，且易发生皂化 1-3 酯交换反应 反应 ，后处理困难；同时会产生大量的废水，污染环 先将称量好的三醋酸甘油酯和 甲醇倒人烧瓶 境；催化剂难 以回收利用等n】。 中，加入适量的催化剂。再通人冷凝水，启动搅拌器， 采用固体碱 [2-5]-．固定化脂肪酶 等催化油脂酯 开启加热电源，升温至预定温度并稳定后开始计时， 交换反应是 目前研究的热点。此类催化剂容易分离 在预定时间从体系中取样。将取出的样品进行气相 且可重复使用，对设备无腐蚀，对环境无污染，可使 色谱分析。色谱条件为：检测器 ：FID(氢焰检测器)； 反应在温和的条件下进行，能有效地替代液体碱并 色谱柱：15．0m长的sE一30毛细管柱 (100％聚甲基硅 克服其缺点。本工作利用活性炭负载氢氧化钾制备 了负载型固体碱，用于催化三醋酸甘油酯与甲醇的 氧烷)；气化室温度：280~C；柱温：170~C；升温速度： 酯交换反应并取得了较好的效果，可为生物柴油的 10oC ·min一；载气流速 (N2)：30mL ·min～；氢气流速 研究开发提供试验科学依据。 (H2)：45mL·min～；空气 流速 (Ai0：4O0mL·min～； 进样量：0．2 L。 1 材料与方法 2 结果与讨论 1．1 材料与仪器