酸催化酯化法制备生物柴油动力学研究

以油酸和甲醇为原料,采用浓硫酸、固体酸SO42-/TiO2-SiO2或油酸的自催化作用进行催化,研究了油酸和甲醇酯化合成生物柴油过程的催化反应动力学。通过测定不同反应温度、不同催化剂浓度和不同甲醇/油酸摩尔比条件下油酸的转化率,回归得到了酯化反应动力学参数。研究结果表明,酯化反应及其逆反应均为二级反应。不同催化反应下的正逆反应活化能分别为33.8和13.9 kJ.mol-1(浓硫酸催化)、37.1和18.5 kJ.mol-1(SO42-/TiO2-SiO2催化)或49.1和31.1 kJ.mol-1(油酸自催化作用)。以上述过程中得到的反应动力学方程分别计算了油酸的转化值,与实验值吻合很好。由上述结果可知,浓硫酸具有最高催化活性,要在相同反应时间内得到相同油酸转化率时需要的反应温度最低。油酸自催化反应速率慢,在相同的反应时间内,高温反应时才可使油酸的转化率与浓硫酸低温催化作用下的油酸转化率相同。SO42-/TiO2-SiO2催化活性介于浓硫酸与油酸自催化之间,由于具有稳定好、分离简单和无腐蚀等优点,也适合作为酯化反应的催化剂。

强酸性阳离子交换树脂催化合成乙酸异丙烯酯

以乙烯酮和丙酮为原料，用强酸性离子交换树脂代替浓硫酸作为催化剂，直接酯化合成乙酰丙酮的中间体乙酸异丙烯酯。研究了催化剂种类、催化剂用量、催化剂重复使用次数和反应时间对反应的影响。实验结果表明，D072离子交换树脂催化效果较佳。最佳工艺条件为：反应温度57～70℃，反应时间8h，催化剂用量5％（以丙酮质量为基准），在此条件下，酯收率可达45％。采用的催化剂不经处理重复使用4次，其催化活性基本与初始活性持平，显示了较好的稳定性。同时具有价廉易得、催化活性好、不腐蚀设备和无环境污染等优点。