固体多相催化剂催化甲醇与甘油三酸酯酯交换反应.doc

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1、固体多相催化剂催化甲醇与甘油三酸酯酯交换反应参考书目可提供这篇文章。要查看参考和进一步阅读你必须购买这篇文章。摘要：越来越多的研究重点放在固体多相催化剂用于生物柴油生产上，证据表明，这些催化剂具有可再生性和重复使用性。虽然液态碱金属醇盐仍然是有吸引力的行业，但是由于经济和环境问题，固体碱催化剂将很快变得更有吸引力。目前的研究表明，固体碱催化剂的转化率相当于现有醇体系。本文综述了用于生物柴油生产的甘油三酸脂的非均相固体酸和碱酯交换反应。也展示了非传统酶法和非催化超临界甲醇酯交换反应。并对产量和各催化

2、系统的转换进行了比较，也对其优点和缺点进行了系统讨论。关键词：生物柴油;酯交换;滑石;固体碱催化剂;金属氢氧化物1.导言生物柴油是一种液体燃料，燃烧性能类似于石化柴油，但实质上是生物柴油不含硫磺使它成为比汽油更清洁的燃料[1]。生物柴油原料来自于可再生能源，如植物油和动物脂肪。它与石化柴油燃料有着类似的物理和化学性质。然而，生物柴油性能会比石油柴油燃料优越，因为前者有更高的闪点，超低硫含量，更好地润滑效率，更高地十六烷值。不同方法生产的生物柴油和石化柴油的比较[2]载于表1。图1：传统上，生物柴油

3、的生产是通过植物油酯与甲醇酯交换反应实现的，基本上使用的是均相催化剂，如钠和钾氢氧化物，碳酸盐或醇[3,4,5,6]。这些催化系统会遇到问题，例如：反应后很难回收催化剂，产生大量的废水和严重的乳化现象。后者的问题是生物柴油与甘油乳化而产生的，特别是当使用乙醇的时候。此外，对于日益恶化的环境，提示化学工业的发展应减少污染和发展更具选择性的化学方法。在这种情况下，固体催化剂似乎可以取代液体均相催化剂，因为它们的腐蚀性小，易于处理和分离使用，可重复使用，并产生更少的有毒废料。利用多相催化作用在酯交换反应

4、中，可防止不良皂化，使过程简化，并可降低处理成本，这是通过消除液体均相催化剂所需的额外步骤实现的[3，4，7]。2．植物油生产的生物柴油生物柴油的另一个定义上是一种与烷基酯组成的非石化燃料，它是由甘油三酯（TG）或游离脂肪酸（FFA）与低分子量醇酯化而成。酯的燃料性能决定于酯交换反应的多样性，其取决于不同种植物油的类型。表2中列出来自不同蔬菜油甲基酯的燃料性能[8]。表2：许多地区研究人员已对生物柴油的生产表现出越来越大的兴趣。这是由于它可以作为一种潜在的替代燃料，可提供一个可持续发展互补战略[9

5、]。生物柴油最常用的生产方法是由植物油和动物油的酯交换反应。1853年推出一个完善的生产过程。在过去植物油的品种已经被开发，而目前用于生物柴油生产的植物油包括棉花种子[10-13]，大豆[14,15]，废食油[5]，油菜籽[16-18]，葵花籽[19-21]冬季油菜[22]，油炸[23,24]，荷芭油[25]和麻疯树[26]。对于醇的选择，主要是甲醇[27]，乙醇[28]和丁醇[29]。在酯交换反应中被使用的催化剂，包括氢氧化钠[28,30]，氢氧化钾[25,28]，硫酸[31]，超临界流体或酶，

6、如脂肪酶[14,32,33]。2.1植物油作为柴油燃料植物油，又称为甘油三酸酯，化学结构在图1给出。它们包括98％的甘油三酸脂和少量单一的甘油二酯[34]。甘油三酯是由三个脂肪酸根和一个甘油构成的[35]。脂肪酸碳链的长度各有不同并且双键的数目也不同[36]。表3显示了经验式和目前各种植物油脂肪酸的结构[37]。表3：植物油的使用具有一些优势。首先，它们几乎在世界的每一个部分是可以找到的。其次，它们是可再生的，因为蔬菜种子可以从含油种子中种植和收获，全年不断。第三，他们似乎是一种潜在的“绿色燃料”

7、，因为这种燃料不含或含很少硫元素[37,38]。第四，在光合作用中这种植物可以协助固定二氧化碳。植物油作为燃料与石化类油相比，主要缺点是，生物柴油的粘度高，波动性和不饱和烃链粘度低[39]。很多人提出种植植物，需要更大面积的土地和大量的化肥，并且这一过程会产生碳。结果由于食品生物柴油的需求竞争，还会导致一些食品价格急剧增加。2.2酯交换酯交换是植物油或动物脂肪与酒精生成酯和甘油。催化剂用于提高反应速度和产量。由于反应是可逆的，过量的酒精被用来使平衡右移到产品方面[40]。图2显示了甘油三酯酯交换的

8、总体方案。醇是初级的和中等的一元脂肪化合物具有1-8个碳原子。甲醇和乙醇被使用的频率最高的在酯交换过程中。甲醇是首选，因为它成本低，其物理性质和化学的优点（极性和最短链酒精）优于乙醇。前者立即与TG反应并易溶于氢氧化钠中。在为了完成酯交换计量配比，3:1以甘油三酯的醇酸摩尔比是必要的。实际上，以推动平衡，为得到最高酯收率比需要的较高[8,34,41]。3．催化酯交换反应用植物油和甲醇的催化酯交换反应去生产生物柴油是个重要的工业过程。也称为醇解，这个过程很好的被研究和建立。这个过程利