电石渣负载氟化钾的催化酯交换特性研究.pdf

第42卷第6期
燃料化学学报
Vol 42 No 6
2014年6月
Journal of Fuel Chemistry and Technology
Jun.2014
文章编号:0253-2409(2014)06-0690-07
电石渣负载氟化钾的催化酯交换特性研究
牛胜利,刘梦琪,路春美,李辉,霍梦佳
(山东大学能源与动力工程学院,山东济南250061)
摘要:通过浸渍法制备以氣化钾为活性体、电石渣为载体的负载型钙基酯交换催化剂,并在借助ⅹ射线荧光光普仪、热分析
天平、X射线衍射仪、氮气吸附-脱附仪、扫描电子显微镜以及哈米特指示剂法等手段对催化剂表征,以及气相色谱仪对原料油
成分分析的基础上,通过间歇式酯交换实验系统,从催化剂添加量、醇油物质的量比、酯交换温度与时间等影响因素出发,研
究了电石渣负载氟化钾催化花生油与甲醇酯交换的特性。电石渣负载氟化钾后,产生KCaP3、CaF2以及KF等新物相,并且在
催化剂添加量为5%、反应温度为62℃、反应时间为2h以及醇油物质的量比为15的酯交换条件下,能够取得91.58%的甘油
收率,相比较氢氧化钙和未有活性体负载的电石渣,其催化酯交换性能得到提高。
关键词:酯交换;催化剂;电石渣;氟化钾;负载
中图分类号:TK6文献标识码:A
Catalytic performance of carbide
slag loaded with potassium fluoride in transesterification
NIU Sheng-li, LIU Meng-qi, LU Ch
LI Hui, HUO Meng-ji
(School of Energy and Power Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China
Abstract: Using the potassium fluoride as the active site and the carbide slag as the carrier, a calcium-based
loaded catalyst for the transesterification was prepared through the impregnation method. The catalyst was
characterized by X-ray fluorescence, thermogravimetic analysis, -ray infraction, nitrogen adsorption and
desorption, scanning electron microscope and Hammett indicator. Also, the composition of peanut oil was
analyzed by gas chromatograph. Then, the performance of prepared catalyst in the transesterification of peanut
oil with methanol was examined with a batchwise experimental system After being loaded with potassium
fluoride, the new textural phases of KCAF Caf, and KF emerge. Under the condition of the catalyst addition of
5%, the transesterification temperature of 62 the transesterification time of 2 h and the molar ratio of
methanol to oil of 15, the glycerol yield of 91. 58% can be achieved. Compared with calcium hydroxide and
unloaded carbide slag, this loaded catalyst has a better performance
Key words transesterification; catalyst; carbide slag; potassium fluoride; load
酯交换?是植物油脂、动物脂肪等原料油(主壳、贝壳、牡蛎売等废弃物的成分以钙基物质为主,
要成分为甘油三酸酯)在催化剂作用下,与低碳链可作为异相酯交换催化剂,这就有效拓宽了酯交换
醇(甲醇、乙醇等)反应,生成脂肪酸烷基类酯(即生催化剂的选择范围。
物柴油)和副产物甘油,是制备生物柴油最为常用
电石渣是生产乙炔、聚氟乙烯等化工产品的副
的方法。催化剂性能对于酯交换至关重要。与酶催产物,成分以氢氧化钙为主,呈碱性,可以作为水泥
化剂成本高、生命周期短以及均相催化剂腐蚀设备等原料以及燃煤电厂CO2捕集?、SO2脱除的反
严重、后续分离产生大量废水相比,异相催化剂来源应试剂。作者前期的研究表明,经过煅烧活化后,电
广泛、易与产物分离,是目前研究的重点。
石渣等含钙工业废弃物0?具有比氢氧化钙更强
氧化钙是异相碱催化剂的典型代表,侯凯丽的碱性强度和更发达的微观结构特征,从而表现出
等、 Kouzu等“认为,在甲醇、甘油三酸酯以及氧更有效的催化酯交换特性,证实了电石渣等含钙工
化钙组成的三元异相反应体系中,由石灰石等天然业废弃物作为酯交换催化剂的可行性。在此基础
钙基物质煅烧所得催化剂催化酯交换反应速率慢,上,实验以KP为活性体,?,通过浸渍法,制备基
且所需的醇油物质的量比及催化剂用量大;Wei于电石渣的负载型钙基催化剂,从催化剂添加量、酯
等、Boey等?、 Nakatani?等的研究表明,鸡蛋交换温度与时间醇油物质的量比以及催化剂重复
收稿日期:2013-1129;修回目期:2014-01-19。
基金项目:国家自然科学基金(51206098);山东省优秀中青年科学家科研奖励基金(BS2012NO05)。
联系作者;牛胜利(1983-),男,河南博爱人,讲师、博士,主要从事生物质能开发与利用研究。E-mail:ns@sdu,edu.,cn