高活性固體酸催化高酸值油脂制備生物柴油的綠色合成工藝
成果描述:生物柴油是一種極具應(yīng)用前景的生物質(zhì)潔凈能源,世界各國都極其重視其發(fā)展,并在政策和稅收等方面給予了極大的扶持。由于需以精制后的動植物油為原料,其生產(chǎn)成本過高而導(dǎo)致生物柴油的推廣應(yīng)用受阻。若以煎炸費油、地溝油等為原料制備生物柴油,則可以大大降低生產(chǎn)成本。但由于煎炸廢油、地溝油等原料的酸值很高,必須經(jīng)過硫酸催化預(yù)酯化降低酸值后,才能采用傳統(tǒng)的堿催化酯交換方法制備生物柴油。這個工藝同時存在著硫酸對反應(yīng)器的腐蝕、大量含酸廢水排放污染水環(huán)境、催化劑與產(chǎn)物分離困難、催化劑不可重復(fù)使用等弊端。采用非均相固體酸催化劑則可以克服這些問題,并且是一種綠色環(huán)保的工藝。 采用酸改性的固體酸催化劑,對高酸值棕櫚油酯化反應(yīng)制備生物柴油表現(xiàn)出很好的催化活性。固體酸在醇油比9:1、催化劑用量7 wt%、65 oC條件下,催化棕櫚油的甲酯化反應(yīng)時間2 h,產(chǎn)物的甲酯含量和甲酯收率分別可達(dá)96.3%和93.2%。制備了有添加劑的SZMN型固體酸,對脂肪酸的酯化反應(yīng)表現(xiàn)出高活性和高穩(wěn)定性。在65 °C、醇酸比9/1、催化劑用量10 wt.%、反應(yīng)時間4h,油酸轉(zhuǎn)化率可達(dá)98.5%。最優(yōu)反應(yīng)條件下,SZMN固體酸在重復(fù)使用6次后認(rèn)可保持約96%的油酸轉(zhuǎn)化率。市場前景分析:該項技術(shù)可應(yīng)用于生物柴油生產(chǎn)企業(yè),尤其適用于從低成本高酸值油脂原料(如煎炸廢油、地溝油、棕櫚油等)生產(chǎn)生物柴油。使用該項技術(shù),可以降低用于處理含酸、堿廢水的成本,使生產(chǎn)過程更容易達(dá)到環(huán)評要求。與同類成果相比的優(yōu)勢分析:催化劑活性評價: 65 °C、醇酸比9:1、催化劑用量7~10 wt.%、反應(yīng)時間2~4h,脂肪酸轉(zhuǎn)化率 > 90 %。 催化劑穩(wěn)定性評價: 65 °C、醇酸比9:1、催化劑用量7~10 wt.%、反應(yīng)時間2~4h,重復(fù)使用6次,仍可保持 > 90 %的脂肪酸轉(zhuǎn)化率。 生物柴油產(chǎn)品評價: 產(chǎn)品酸值 < 1 mgKOH/g。
四川大學(xué)
2021-04-10