生物质磁性固体酸催化剂的制备、表征及催化合成生物柴油的性能研究

为了寻找一种以生物质废弃物为原料,低成本、高效率、温和地合成固体酸催化剂的方法,以废弃生物质橘子皮为原料,合成了磁性多孔碳质(MPCs)固体酸催化剂。采用XRD、IR和TGA等手段对其进行分析表征,并以油酸和乙醇酯化反应为模型,研究其催化性能。结果表明:在80℃、乙醇与油酸的物质的量比值为20%、催化剂与油酸的质量比值为7%的条件下反应8 h,MPCs-0.4-SO3H和MPCs-0.6-SO3H的酯化率分别达到77.9%和70.2%,显著高于商用催化剂Amberlyst-15的酯化率;在含水量为油酸质量的5%以及重复使用3次的酯化率与TOFs值也较Amberlyst-15的高;故实验制得的催化剂在酯化动力学、酯化率、耐水性与热稳定性等方面均优于商用催化剂Amberlyst-15,特别是其优越的磁性易分离特性使得酯化反应更方便、简单。

SO_4^(2-)/ZrO_2-TiO_2催化合成乳酸乙酯的研究

以乳酸和乙醇为原料 ,在固体超强酸SO4 2 - /ZrO2 -TiO2 的催化下合成乳酸乙酯的工艺进行了的实验研究 ,最佳制备条件为 :氧化物配比为ZrO2 ∶TiO2 =1∶1 (摩尔比 ) ,浸泡硫酸浓度为 1 .5mol·L- 1 ,浸泡时间为 2 4h ,焙烧温度为 60 0℃ ,焙烧时间为 1h ;最佳酯化反应条件为 :醇酸比为 1 .5∶1 (摩尔比 ) ,催化剂的用量为乳酸质量的 2 .0 % ,反应时间为 1 1h ,乳酸乙酯产率可达 46 .76 %。

负载稀土元素的固体超强酸催化合成乳酸乙酯

Ethyl lactate was synthesized starting from lactic acid and ethanol over solid superacid SO2-4/ZrO2-La3+ catalyst.The influence factors were investigated.The results showed that the appropriate conditions were as follows:SO2-4/ZrO2-La3+ was made by adding ZrO2 to 1.5 mol.L-1 H2SO4 and 0.1mol.l-1La3+,immersing 24 hours,baking 2 hour at 600℃.The molar ratio of ethanol to lactic acid was 1.5∶1,reaction time was 3 hours,weight of catalyst is 2.0% of lactic acid mass.The yield of ethyl lactate reached up to 51.4%.

乙二醇单乙醚醋酸酯合成用固体催化剂的筛选及催化作用分析

采用自建动态酯化反应实验装置，通过色谱分析测定了不同催化剂上乙二醇单乙醚醋酸酯合成反应的转化率～时间关系曲线．根据多种催化剂的活性及寿命，筛选出一种较为理想的锆基催化剂．该催化剂在实验条件下，反应２ｈ，转化率达９７％，对目标产物的选择性为１００％．采用程序升温分解（ＴＰＤＥ）及吡啶的程序升温脱附（ＴＰＤ），Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）等手段，对新鲜的和重复使用的锆基催化剂进行分析．结果表明，催化剂中的结晶水受到Ｚｒ４＋的诱导作用，使催化剂表面产生较强的Ｂ酸中心，从而对反应具有较高的催化活性；催化剂结晶水不受使用次数的影响，使得催化剂具有稳定的结构，因而具有较长的使用寿命．

新型稀土固体超强酸催化剂的制备及乳酸丁酯的合成

制备了一系列稀土固体超强酸催化剂,以乙酸丁酯为探针反应,考察了催化剂最佳制备条件;以乳酸和丁醇为原料,以S2O82-/ZrO2-SiO2-Sm2O3(BR-3%-0.75-450)为催化剂合成乳酸丁酯,研究了对酯化反应的影响因素、催化剂稳定性。实验结果表明,该催化剂活性和稳定性均优于未改性的SO42-/ZrO2-SiO2。

催化精馏过程制备乙酸乙酯的研究

以自制的填料型SO42-/Al2O3-Al和SO42-/ZrO2-Al2O3-Al固体酸为催化剂,在直径30 mm的不锈钢催化精馏塔中进行乙酸乙酯的合成研究,考察了回流比、进料酸醇摩尔比、进料流量等操作参数对反应和分离过程的影响。结果表明,适宜的操作条件为:回流比为3,酸醇摩尔比为5,乙醇进料流量为1 mol/h。

不同酸催化合成水杨酸异辛酯

选用一种能重复使用的固体酸作催化剂 ,复相催化合成水杨酸异辛酯 .文中讨论了影响酯化反应的外部条件 ,同时对制约水杨酸异辛酯酯化率的内在因素也作了相应的解释 .

SiO_2负载硫酸锆固体酸催化酯化反应

采用溶胶-凝胶法制备了SiO2载体,同时采用浸渍法制备了SiO2负载Zr(SO4)2固体酸催化剂(Zr(SO4)2/SiO2),并将其用于催化油酸与乙醇进行酯化反应;考察了催化剂焙烧温度、Zr(SO4)2负载量、n(乙醇)∶n(油酸)、催化剂用量和反应时间对酯化反应的影响。实验结果表明,与Zr(SO4)2催化剂相比,Zr(SO4)2/SiO2催化剂在油酸与乙醇的酯化反应中具有较高的活性。最佳反应条件为:以焙烧温度为250℃制得的Zr(SO4)2负载量为25%的Zr(SO4)2/SiO2为催化剂,n(乙醇)∶n(油酸)=6,催化剂占油酸的质量分数为5.0%,反应时间6h。在此条件下,油酸乙酯的收率可达94.8%。Zr(SO4)2/SiO2催化剂的制备方法简单、活性高,产品收率高,后处理简便,无三废污染,符合节能环保、绿色催化的发展趋势。

SO_4^(2-)/TiO_2-SnO_2/La^(3+)催化合成乳酸乙酯

探讨了SO42-/TiO2SnO2/La3+固体超强酸的制备方法,得出了最佳制备条件:La3+浓度为0.1mol/L,H2SO4浓度为1.0mol/L,浸渍TiO2和SnO2的时间为24h,焙烧温度为450℃,焙烧时间为1.5h,并将其应用于乳酸乙酯的合成反应中.实验结果表明,最佳酯化条件为:醇酸物质的摩尔比为1.5∶1.0,催化剂用量为乳酸质量的1.5%,反应时间为11h,乳酸乙酯的产率达47.56%.

乙酸乙酯催化萃取精馏新工艺的研究

提出了催化萃取精馏合成乙酸乙酯的新工艺,使用化工流程模拟软件Aspen Plus对该工艺进行了模拟和过程优化。得到优化结果:合成塔板数、催化段板数分别为38、14,醋酸和乙醇的进料位置分别为第7、34块板,回流比为1.5,醇酸进料摩尔比为1.15,塔顶乙酸乙酯的质量分数达到93.7%,塔顶无醋酸。搭建了内径30 mm的玻璃实验塔,以强酸型离子交换树脂为催化剂,进行了连续催化萃取精馏合成乙酸乙酯的实验。实验验证了模拟的优化条件,塔顶乙酸乙酯的质量分数达到93.4%,塔顶无醋酸。设计了年产20 000 t乙酸乙酯的工业生产装置,运行效果良好,产品质量分数为99.98%,乙酯的水蒸汽单耗为1.5 t,较传统工艺节能40%以上。

活性炭基固体酸催化合成酒用脂肪酸乙酯的研究

以白酒酒糟为原料,通过浓硫酸磺化制备了活性炭基固体酸催化剂,并催化合成乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和丁酸乙酯4种酒用脂肪酸乙酯。结果表明,乙酸乙酯最佳反应条件为活性炭基固体酸催化剂添加量3%,酸醇物质的量比1∶5,酯化时间4 h,酯化温度80℃,酯化率达86%;乳酸乙酯最佳反应条件为催化剂添加量4%,酸醇物质的量比1∶8,酯化时间10 h,酯化温度95℃,酯化率达76%;己酸乙酯最佳反应条件为催化剂添加量4%,酸醇物质的量比1∶10,酯化时间12 h,酯化温度98℃,酯化率达68%;丁酸乙酯最佳反应条件为催化剂添加量4%,酸醇物质的量比1∶9,酯化时间8 h,酯化温度90℃,酯化率达73%。活性炭基固体酸催化剂可以重复使用6次。

催化精馏合成乙酸乙酯的工业试验

以固体酸为催化剂,在中试催化精馏塔中进行了乙酸与乙醇反应制备乙酸乙酯的工业试验,试验塔的精馏段塔径为600 mm,内装陶瓷规整填料,反应精馏段塔径为1 000 mm,内装7层立体催化精馏塔板。采用连续操作,考察了不同的回流比、釜酸质量分数、进料流量对反应和分离过程的影响,同时测定了塔板上气液相质量分数的分布。通过试验得到了适宜的操作条件:当回流比(质量比)为3.5—4.5,釜酸质量分数为60%—80%,进料流量为150—600 L/h时,酯化塔顶中乙酸乙酯质量分数为84%—92%,乙酸质量分数低于0.003%,该催化精馏工艺可长期连续稳定操作,年产乙酸乙酯4 000 t。在此基础上采用Aspen Plus过程模拟软件对该工艺过程进行模拟计算,模拟结果与试验结果吻合较好。

固体酸催化纤维素生成乙酰丙酸乙酯的试验研究

采用沉淀-浸渍法制备S_2O_8^(2-)/ZrO_2/USY负载固体酸催化剂,对其在乙醇反应介质中催化纤维素直接生成乙酰丙酸乙酯的工艺条件进行研究。分别考察纤维素初始浓度、反应温度、催化剂用量、反应时间对乙酰丙酸乙酯产率的影响。结果显示:在纤维素初始浓度25g/L,反应温度220℃,反应时间0.5h,催化剂添加量2.5%(质量分数)的条件下,乙酰丙酸乙酯产率达到34.6%。在此基础上,利用FT-IR、SEM、XRD对催化剂进行表征,表明S_2O_8^(2-)/ZrO_2可成功负载在USY上,制备的固体酸催化剂可实现重复使用。

复合固体酸SO_4^(2-)/Fe_2O_3-SnO_2催化合成乙酸乙酯

合成了固体酸催化剂 SO2 -4/Fe2 O3- Sn O2 ,考察了该催化剂在乙酸乙酯合成中的催化活性 ,并与 SO2 -4/Zr O2 、浓 H2 SO4 催化剂进行了比较 ,同时对酯化反应的影响因素诸如催化剂的制备。

Mo/P-SiO_2催化合成丙酮酸乙酯的研究

用浸渍法制备Mo/P-Si O2固体酸催化剂,用X射线衍射、红外光谱、NH3程序升温脱附等方法对催化剂进行表征。结果表明,催化剂具有较好的稳定性和酸性,活性组分能较好的分布于载体Si O2上。在催化合成丙酮酸乙酯的反应中具有较高的活性。当n(Mo)∶n(P)=2∶1,焙烧温度为450℃时,催化剂活性较好。当反应温度为25℃,反应时间为4 h,催化剂的质量分数为3.6%时,丙酮酸乙酯收率达72%。

磺酸型固体催化剂催化合成乙酸乙酯

苯乙烯/丙烯磺酸共聚物(St-c-AS)作为一种高效、无污染、可重复利用的固体酸催化剂被用于乙酸和乙醇的酯化反应中。实验结果表明,该催化剂具有较高的催化活性,催化剂不需分离可重复使用10次,酯化产率达到90%以上。与传统的硫酸催化剂相比,St-c-AS为催化剂所得的产品无需除酸,后处理简单,对环境无污染,是一条合成乙酸乙酯的绿色途径。

固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2催化合成肉桂酸乙酯的研究

合成了固体超强酸 SO2 -4/Ti O2 ,并在其催化下 ,由肉桂酸和无水乙醇发生酯化反应 ,合成肉桂酸乙酯。考察了催化剂用量、酸醇比、反应时间及催化剂重复使用次数对酯化率的影响 ,结果表明 :当 0 .0 2 mol肉桂酸、0 .1 0 mol无水乙醇和 1 .2 0 g催化剂一起加热回流 4h,产品收率可达89.3%。

月桂酸乙酯合成新工艺的研究

本文以固体酸催化剂DH -1作为液固相酯化反应的催化剂 ,4A分子筛作脱水剂 ,无水乙醇作带水剂 ,合成了月桂酸乙酯。应用该方法 ,酯化反应产率高达 88%。同时对影响产率的诸因素进行了考察 ,其最佳反应条件为 :醇酸摩尔比为 1 0∶1 ,催化剂用量为 1 2 % ,反应时间为 1 8小时 ,反应温度 70～ 80℃ ,催化剂重复使用 1 0次 ,未见其活性明显下降 ,此工艺操作简单 ,反应条件温和 ,产率高 ,具有显著的工业应用价值。

新型Lewis酸铁钾矾催化合成乳酸乙酯

研究了新型Lewis酸铁钾矾的制备,并以该Lewis酸为催化剂,通过乳酸和乙醇反应合成乳酸乙酯,考察了催化剂用量、反应时间、酸醇物质的量比对酯化率的影响。结果表明,新型Lewis酸铁钾矾酸是合成乳酸乙酯的绿色催化剂,最佳反应条件:催化剂用量为0.6g/0.05mol乳酸,反应时间2.0h,酸醇物质的量比为1∶2.3,带水剂15mL,此时酯化率可达96.6%。

乳酸丁酯的非均相催化合成

在Ga2O3负载量为20%,500℃焙烧2h的条件下制备了固体酸催化剂Ga2O3/SiO2,利用红外光谱分析对催化剂进行了表征.将其用于非均相催化合成乳酸丁酯的反应,考察了催化剂用量、n(正丁醇)∶n(乳酸)、环己烷用量、反应时间和催化剂重复使用性能等因素对酯化率的影响.结果表明,该催化剂催化合成乳酸丁酯的适宜反应条件为:乳酸0.2mol,n(正丁醇)∶n(乳酸)=1.4、催化剂0.75g、回流反应时间50min;相应的酯化率达97.37%.与其他合成乳酸丁酯的催化剂相比较,该催化剂制备方法简单,催化活性好,反应时间短,酯化率高,且具有一定的重复使用价值.