学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

用于生物柴油生产的固体碱催化剂CaO的低温活化

作　者: 黄仕钧
导　师: 赵秋勇；陈小平
学　校: 太原理工大学
专　业: 应用化学
关键词: CaO 固体碱催化剂低温活化生物柴油
分类号: TE667
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 146次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着石油资源的不断枯竭及全球范围内对能源需求的不断增加,发展可替代能源已成为必然趋势。生物柴油不仅燃烧性能与石化柴油相当,且具有环境友好、资源可再生等优点而成为石油柴油的理想替代品,成为目前能源领域的研究热点。对于目前生物柴油生产的过程,一般使用均相催化剂如NaOH,KOH等,使用这些均相催化剂在1小时内就可以完成反应。然而,应该提到的是,目前普遍使用的均相催化存在许多的问题:在洗掉生物柴油产品中溶解的均相催化剂的过程中,会导致大量酸碱废水的排放,造成严重的环境污染;而且催化剂不能够重复利用。由于遇到上述问题,许多研究者开发了生物柴油的非均相生产过程。氧化钙CaO作为一种非均相的固体碱催化剂,在生物柴油的生产中因其原料来源广、价格便宜、在甲醇中溶解度低且催化活性较高等优点,成为固体碱催化剂中最具代表性的一种催化剂,具有极大的工业化潜力。但CaO在储存过程中极易和空气中的水分和二氧化碳反应而逐渐羟基化和碳酸化,从而降低其催化酯交换反应的能力。一般反应前需将CaO在800℃以上煅烧以恢复它的活性,使得CaO在实际应用中受到了某些限制(如有些载体在高温下煅烧会和CaO发生化学反应),而且它的高活性无法得到保持。针对上述问题,本课题分别研究了甲醇活化,甘油活化和水活化三种不同的低温活化方式对固体碱催化剂CaO在制备生物柴油中的活化作用,考察了活化时间和催化剂用量对CaO活性的影响以及三种活化方式活化后的CaO样品对空气的耐受能力,同时也探讨了低温活化的活化机理。结果发现:对于活性较低的CaO,甲醇的活化效果不是很好,而甘油和水则有较好的活化效果,并且水不需要预先活化就有较高的活化作用;甘油活化后的CaO在空气中放置15天活性没有明显降低,但更实用的保存CaO活性的方法是把CaO浸没在甲醇中密封保存。无论是甲醇活化,甘油活化还是水活化,其对CaO活性的提高除了在活化阶段生成的甲氧基离子CH3O-和甘油基离子C3H5O33-对酯交换反应体系的加速作用外,甲醇和水活化还有对CaO表面的去碳酸化作用,而甘油活化则同时有去羟基化和去碳酸化作用。水不需要预先活化就对CaO有较高活化作用的可能机理是水在反应体系中作为一种刘易斯碱能够协助甲醇中H+离子的解离。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章生物柴油及其催化剂的一般性综述  9-27
  1.1 生物柴油概述  9-13
  1.2 生物柴油的优点  13-14
  1.3 生物柴油的生产方法  14-19
    1.3.1 直接混合法  14-15
    1.3.2 微乳液法  15
    1.3.3 高温热裂解法  15
    1.3.4 化学酯交换法  15-19
  1.4 生物柴油的催化剂  19-27
    1.4.1 酶催化剂  19-20
    1.4.2 固体酸催化剂  20-21
    1.4.3 固体碱催化剂  21-27
第二章钙基固体碱催化剂的专门综述  27-41
  2.1 非负载型氧化钙固体碱催化剂  27-29
  2.2 非负载型钙化合物固体碱催化剂  29-30
  2.3 负载型钙基固体碱催化剂  30-32
  2.4 钙基固体碱催化剂的活性比较  32-33
  2.5 钙基固体碱催化剂的碱性  33-34
  2.6 钙基固体碱催化剂的催化机理  34-35
  2.7 钙基固体碱催化剂的重复利用性能  35-36
  2.8 钙基固体碱催化酯交换反应的影响因素  36-38
    2.8.1 强化传质提高酯交换反应效率  36-37
    2.8.2 原料油对钙离子含量影响  37-38
    2.8.3 酯交换反应的反应工艺  38
  2.9 选题背景和意义  38-41
第三章实验过程和分析方法  41-45
  3.1 化学试剂  41
  3.2 催化剂的活化方法  41
  3.3 催化剂的表征  41
  3.4 大豆油的酯交换反应过程  41-42
  3.5 分析方法  42-45
第四章实验结果和讨论  45-53
  4.1 反应时间对转化率的影响  45-46
  4.2 空气中放置时间对转化率的影响  46-48
  4.3 活化时间对转化率的影响  48-49
  4.4 催化剂用量对转化率的影响  49-51
  4.5 CaO 预先活化对转化率的影响  51-53
第五章 CaO 低温活化机理的探讨  53-61
  5.1 均相活化物对转化率的影响  53-55
  5.2 表面化学结构对转化率的影响  55-57
  5.3 水对CaO 的活化机理  57-61
第六章结论  61-63
参考文献  63-69
致谢  69-70
攻读学位期间发表的论文  70

用于生物柴油生产的固体碱催化剂CaO的低温活化

内容摘要

全文目录

相似论文