酸性离子液体催化月桂酸制备生物柴油工艺的研究
发布时间：2021-10-21 02:38
以新型酸性离子液体1-丁基喹啉硫酸氢盐（[BQu]HSO4）为催化剂催化月桂酸与甲醇酯化反应制备生物柴油工艺研究,详细考察了离子液体用量、醇酸摩尔比、反应时间及反应温度等因素对月桂酸甲酯产率的影响。在单因素实验基础上利用响应面分析法优化月桂酸甲酯的最佳制备工艺条件为:离子液体用量为月桂酸质量的1.3%,甲醇与月桂酸摩尔比为2.8∶1,反应时间3.2 h,反应温度373 K,此条件下生物柴油产率为96.3%,该结果与模型预测值基本相符。最佳条件下,制备月桂酸甲酯反应的活化能为25.25 kJ/mol,动力学方程为:■。
【文章来源】：中国粮油学报. 2020,35(09)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同因素对月桂酸与甲醇反应制备生产柴油产率的影响
图2a和图2d是醇酸摩尔比和催化剂用量对生物柴油产率的交互影响。由图2d可知,沿着催化剂量方向的曲面更为陡峭;图2a的等高线图表明催化剂用量所在坐标轴方向上的等高线更为密集,说明反应条件下催化剂用量较醇酸摩尔比对生物柴油的产率影响更大。图2b和图2e显示了[BQu]HSO4用量和反应时间对生物柴油产率的交互影响,由图2e可知,当反应时间保持在3 h时,随着催化剂量的增加,生物柴油的产率先缓慢增加,然后基本保持不变,而当把催化剂量保持在1wt%时,随着反应时间的增加,生物柴油的产率呈现先上升后缓慢下降的趋势,相对而言,催化剂量对生物柴油产率的影响更大;由等高线图2b可知,催化剂量所在坐标轴方向的等高线更为密集,说明催化剂量与反应时间间的交互作用显著,这与方差分析结果相符合。图2c和图2f是醇酸摩尔比与反应时间对生物柴油产率的交互影响,反应时间所在方向上的等高线较醇酸摩尔比方向上等高线更加密集,说明反应时间对生物柴油产率的影响比醇酸摩尔比更大。方差分析表明两个因素间交互作用达显著水平。2.4.4 最佳工艺条件
为进一步了解[BQu]HSO4催化月桂酸制备生物柴油反应过程,实验研究了上述优化条件下动力学模型,即在离子液体用量为月桂酸质量的1.3%,甲醇与月桂酸摩尔比为2.8∶1,反应温度分别为333、343、353、363、373 K条件下的反应。反应过程中,分别在30、60、90、120、150 min时间点进行取样分析,并绘制不同温度下ln CA/CB与时间点t的变化关系图,不同温度下反应物浓度(ln CA/CB)与时间(t)关系拟合图如图3所示。对图3中各曲线进行线性拟合,可获得不同温度下拟合直线的相关系数R2分别为0.999 5、0.984 1、0.988 3、0.991 7、0.954 8。同时根据线性方程,可得不同温度下的速率常数k。按阿乌尼斯方程(8)进行线性拟合得,ln k vs 1/T的阿乌尼斯方程如图4所示,图形相关系数为0.972 5,拟合度较好,表明假设成立,说明该酯化反应为二级反应。根据图中直线的斜率和截距计算出该酯化反应的活化能为25.25 kJ/mol,指前因子k0为38.6。由此可得优化条件下,[BQu]HSO4催化月桂酸与甲醇制备生物柴油反应的动力学方程为: r=- dC A dt =38.6 exp (- 25.25 RΤ )C A C B 。
【参考文献】：
期刊论文
[1]离子液体在天然产物提取中的应用进展[J]. 汤晨洋,彭效明,李翠清,冯靖. 中医药导报. 2019(11)
[2]Br?nsted酸型离子液体催化酯化反应的研究[J]. 沈康文,曾丹林,许可,裴阳,杨媛媛. 化工新型材料. 2018(12)
[3]响应面法优化青麦仁的真空充氮烫漂护色工艺[J]. 何梦影,张康逸,杨帆,郑亚丽. 核农学报. 2017(08)
[4]对甲苯磺酸与碘协同催化合成月桂酸甲酯[J]. 王琳琳,杜莹,吴小云,罗世霞,尹晓刚. 合成化学. 2017(02)
[5]SO3H-功能化酸性离子液体催化合成苯甲醛乙二醇缩醛[J]. 严巍,方苗利,陈可可,唐秀娟,韩晓祥,励建荣. 中国食品学报. 2016(04)
[6]Br?nsted酸性功能离子液体催化合成棕榈酸乙酯[J]. 杜欢,宋乐莲,谈忠琴,韩晓祥,励建荣. 中国食品学报. 2016(01)
[7]SO3H-功能化离子液体的合成及用于催化酯化反应的研究[J]. 杨雨林,肖明,王跃川. 化学研究与应用. 2013(07)
[8]离子液体[Hnhm]H2PO4催化合成油酸甲酯[J]. 王吉林,王璐璐,李铭鑫,杨晓. 工业催化. 2012(01)
[9]酸催化酯化法制备生物柴油动力学研究[J]. 彭宝祥,舒庆,王光润,王金福. 化学反应工程与工艺. 2009(03)
博士论文
[1]Br（?）nsted酸离子液体存在下的转酯化反应研究[D]. 李凯欣.华南理工大学 2011
硕士论文
[1]固载化酸性离子液体催化合成食用香料月桂酸乙酯[D]. 梁娟娟.浙江工商大学 2018
本文编号：3448077
【文章来源】：中国粮油学报. 2020,35(09)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同因素对月桂酸与甲醇反应制备生产柴油产率的影响
图2a和图2d是醇酸摩尔比和催化剂用量对生物柴油产率的交互影响。由图2d可知,沿着催化剂量方向的曲面更为陡峭;图2a的等高线图表明催化剂用量所在坐标轴方向上的等高线更为密集,说明反应条件下催化剂用量较醇酸摩尔比对生物柴油的产率影响更大。图2b和图2e显示了[BQu]HSO4用量和反应时间对生物柴油产率的交互影响,由图2e可知,当反应时间保持在3 h时,随着催化剂量的增加,生物柴油的产率先缓慢增加,然后基本保持不变,而当把催化剂量保持在1wt%时,随着反应时间的增加,生物柴油的产率呈现先上升后缓慢下降的趋势,相对而言,催化剂量对生物柴油产率的影响更大;由等高线图2b可知,催化剂量所在坐标轴方向的等高线更为密集,说明催化剂量与反应时间间的交互作用显著,这与方差分析结果相符合。图2c和图2f是醇酸摩尔比与反应时间对生物柴油产率的交互影响,反应时间所在方向上的等高线较醇酸摩尔比方向上等高线更加密集,说明反应时间对生物柴油产率的影响比醇酸摩尔比更大。方差分析表明两个因素间交互作用达显著水平。2.4.4 最佳工艺条件
为进一步了解[BQu]HSO4催化月桂酸制备生物柴油反应过程,实验研究了上述优化条件下动力学模型,即在离子液体用量为月桂酸质量的1.3%,甲醇与月桂酸摩尔比为2.8∶1,反应温度分别为333、343、353、363、373 K条件下的反应。反应过程中,分别在30、60、90、120、150 min时间点进行取样分析,并绘制不同温度下ln CA/CB与时间点t的变化关系图,不同温度下反应物浓度(ln CA/CB)与时间(t)关系拟合图如图3所示。对图3中各曲线进行线性拟合,可获得不同温度下拟合直线的相关系数R2分别为0.999 5、0.984 1、0.988 3、0.991 7、0.954 8。同时根据线性方程,可得不同温度下的速率常数k。按阿乌尼斯方程(8)进行线性拟合得,ln k vs 1/T的阿乌尼斯方程如图4所示,图形相关系数为0.972 5,拟合度较好,表明假设成立,说明该酯化反应为二级反应。根据图中直线的斜率和截距计算出该酯化反应的活化能为25.25 kJ/mol,指前因子k0为38.6。由此可得优化条件下,[BQu]HSO4催化月桂酸与甲醇制备生物柴油反应的动力学方程为: r=- dC A dt =38.6 exp (- 25.25 RΤ )C A C B 。
【参考文献】：
期刊论文
[1]离子液体在天然产物提取中的应用进展[J]. 汤晨洋,彭效明,李翠清,冯靖. 中医药导报. 2019(11)
[2]Br?nsted酸型离子液体催化酯化反应的研究[J]. 沈康文,曾丹林,许可,裴阳,杨媛媛. 化工新型材料. 2018(12)
[3]响应面法优化青麦仁的真空充氮烫漂护色工艺[J]. 何梦影,张康逸,杨帆,郑亚丽. 核农学报. 2017(08)
[4]对甲苯磺酸与碘协同催化合成月桂酸甲酯[J]. 王琳琳,杜莹,吴小云,罗世霞,尹晓刚. 合成化学. 2017(02)
[5]SO3H-功能化酸性离子液体催化合成苯甲醛乙二醇缩醛[J]. 严巍,方苗利,陈可可,唐秀娟,韩晓祥,励建荣. 中国食品学报. 2016(04)
[6]Br?nsted酸性功能离子液体催化合成棕榈酸乙酯[J]. 杜欢,宋乐莲,谈忠琴,韩晓祥,励建荣. 中国食品学报. 2016(01)
[7]SO3H-功能化离子液体的合成及用于催化酯化反应的研究[J]. 杨雨林,肖明,王跃川. 化学研究与应用. 2013(07)
[8]离子液体[Hnhm]H2PO4催化合成油酸甲酯[J]. 王吉林,王璐璐,李铭鑫,杨晓. 工业催化. 2012(01)
[9]酸催化酯化法制备生物柴油动力学研究[J]. 彭宝祥,舒庆,王光润,王金福. 化学反应工程与工艺. 2009(03)
博士论文
[1]Br（?）nsted酸离子液体存在下的转酯化反应研究[D]. 李凯欣.华南理工大学 2011
硕士论文
[1]固载化酸性离子液体催化合成食用香料月桂酸乙酯[D]. 梁娟娟.浙江工商大学 2018
本文编号：3448077
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