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由于世界能源的日益枯竭以及石油价格的居高不下,各个国家都在积极寻找可再生能源。生物柴油作为一种生物质能源,由植物油和动物油制备获得,具有可持续、低碳环保、燃烧性能好的特点,受到人们的日益重视。世界各国生物柴油产业发展迅速,而作为生物柴油副产物的甘油,随着生物柴油产量的增加,甘油产量也日益增多,导致甘油价格越来越低,很多地区直接把甘油燃烧或倾倒掉,不仅浪费资源,而且污染环境。本文的研究目的就是在于研究甘油的利用途径,提高生物柴油产业的经济竞争力。 首先,对利用甘油制备固体酸催化剂进行了研究。利用不同方法制备甘油催化剂,并对制备的催化剂催化酯化反应的能力进行比较。研究催化剂制备温度,甘油和硫酸质量比对催化活性的影响,发现催化剂制备的最佳条件为:100℃,质量比为1:4。 然后,模拟生物柴油制备,利用甘油催化剂催化油酸与乙醇的酯化反应。优化了酯化反应条件,获得了乙醇和油酸酯化反应的最佳条件为:油酸和乙醇摩尔比为1:10,催化剂用量为油酸质量的10％,加热温度为73℃,反应时间8h,油酸转化率为92.5%。进一步考察醇的类型对反应的影响,甲醇与乙醇相比,反应速度快,达到反应平衡的时间短,可以节能。研究优化了甲醇和乙醇的混合比,使整个工艺兼有节能和绿色特征。 最后,研究利用甘油和乙酸制备三乙酸甘油酯的反应。三乙酸甘油酯可以作为柴油添加剂,提高柴油的燃烧性能。实验对反应的条件进行了优化:催化剂用量为甘油质量的10%,甘油和乙酸摩尔比为1:9,反应温度100℃。采用了两步法制备三乙酸甘油酯。第一步是在无带水剂甲苯的条件下,利用乙酸和甘油反应,使甘油转化为甘油酯,第二步向反应体系中加入乙酸酐,使单乙酸甘油酯和二乙酸甘油酯向三乙酸甘油酯转化。适当的乙酸酐使用量,可以获得接近100%的三乙酸甘油酯产率。通过延长反应时间,弥补反应温度对催化剂造成的失活效应。 整个实验路线为生物柴油副产物甘油的循环利用指明了方向,有助于发展更加绿色环保的生物柴油产业。