《介孔碳基固體酸催化高酸值油脂氣相酯化降酸研究》是依託昆明理工大學，由蘇有勇擔任項目負責人的地區科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：介孔碳基固體酸催化高酸值油脂氣相酯化降酸研究
- 項目類別：地區科學基金項目
- 項目負責人：蘇有勇
- 依託單位：昆明理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以餐飲廢油脂、小桐子油等非食用油為原料製備生物柴油，可降低生產成本，套用潛力大。但這些原料中游離脂肪酸含量高，易導致鹼催化體系發生皂化反應，對鹼催化酯交換法製備生物柴油十分不利，需進行酯化反應降酸處理。傳統均相酸催化酯化法受化學平衡限制，反應時間長、轉化率低，油脂的酸值達不到後續酯交換反應要求，同時產生酸性廢液。打破化學平衡，促進反應向正方向進行是實現高酸值油脂快速酯化降酸的關鍵。項目擬以介孔碳基固體超強酸為催化劑的氣相酯化降酸反應體系為研究對象，研究該體系內多相反應過程的熱力學和動力學特性；探索多變數耦合狀況下的多相反應傳遞過程機理，探明組分特性對反應傳遞過程的作用機制，為調控和最佳化反應器內的物料運動提供科學依據，建立介孔碳基固體超強酸催化高酸值油脂精餾分水氣相酯化快速降酸反應體系的基礎理論，為效率高、流程短、污染小的生物柴油高效清潔製備技術提供理論依據，支撐生物柴油產業的發展。
結題摘要
生物柴油產業發展是生物質能資源開發利用的重要組成部分，對雲南省生物質能產業的發展具有重要意義。取得主要成果如下： （1）發酵殘留物合成多孔碳基固體酸的催化活性比葡萄糖、澱粉和蔗糖的高，固體酸孔道以微孔為主，比表面積為176m2/g，孔徑0.987nm，集中在微孔，不含介孔，孔容為0.29cm3/g。酯化降酸的最佳條件如下：醇油比為8:1、催化劑用量為4%、反應溫度80℃、反應時間2h，轉化率可達76.32%。 （2）以澱粉為碳源、水熱碳化溫度180℃、水熱碳化時間24h所獲得的碳微球多孔碳基固體酸催化劑具有高的表面酸密度，對高酸值混合脂肪酸的酯化降酸反應表現出較好催化效果。在氣相酯化降酸中的最優條件為：催化劑用量4wt%、反應時間90 min、反應溫度110 ℃，最佳轉化率為98.65%，具有較好的穩定性和重複使用性。 （3）研究表明，EISA為最理想的合成方法，酚醛樹脂預聚體為最理想的有機前驅體。混合模板劑F127/P123配比對製備的有序介孔碳基固體酸有著顯著影響。以PF為前驅體製備的催化劑性能最好，而混合模板劑F127/P123製備的催化劑，酯化降酸效果優於單一模板劑的情況，轉化率達到95.1%。 （4）汽液相平衡研究結果表明，隨著添加在甲醇-水溶液體系中的小桐子油酸值的增加，體系的沸點呈上升趨勢，液相中甲醇的摩爾分數也隨之增大，而汽相中甲醇的摩爾分數卻中降低。Wilson方程關聯不同酸值小桐子油存在下的甲醇-水的溫度平均偏差為0.12%、汽相組成的平均偏差為0.16%。（5）在75℃條件下製備的催化劑介孔有序性最佳，預聚時間增加催化劑有序性越好，升溫速率的增加催化劑有序性變差，模版配比為2：1時催化劑有序性最好。比表面積為678m2/g的催化劑進行氣相酯化降酸反應，得到最佳反應條件為：催化劑用量3wt%、反應溫度110℃、反應時間120min，此時轉化率達到95.48%。介孔炭基固體酸的催化活性明顯高於多孔固體酸，催化劑孔道有序性對酯化降酸反應的速率以及轉化率均存在一定的影響，孔徑大小對催化劑酯化降酸轉化率的影響不是很大或基本上不影響。
