对甲苯磺酸催化合成油酸甲酯的工艺研究_栗娟娟

1、第28卷第6期2015年11月潍坊工程职业学院学报JOUNALOFWEIFANGENGINEEINGVOCATIONALCOLLEGEVol28No6Nov2015doi：103969/jissn10092080201506019对甲苯磺酸催化合成油酸甲酯的工艺研究罗栗娟娟，111丹，曾霖琳，张秋云，杨绢，徐12娜，马培华（1安顺学院化学化工学院，贵州安顺561000；2贵州大学化学与化工学院，贵阳550025）催化油酸与甲醇酯化反应制备油酸甲酯，并考察了催化剂用量、醇摘要：本文以对甲苯磺酸作为催化剂，油摩尔比、反应温度、反应时间等因素对油酸转化率的影响。数据显示：醇油摩尔比为4：1、在催化剂

2、的用量为4wt%、反应温度70的条件下反应90min，油酸的转化率达到927%，且该催化剂重复使用五次仍具有较好的催化效果。关键词：对甲苯磺酸；酯化；油酸甲酯；生物柴油中图分类号：TQ645文献标志码：A文章编号：10092080（2015）06007403甲醇反应制备油酸甲酯，探讨了各种因素对酯化反应的影响，优化了催化工艺，并考察了催化剂的重复使实验部分主要试剂及仪器油酸（A），无水甲醇（A），无水乙醇（A），石油醚（A），氢氧化钠（A），对甲苯磺酸（A）。8S1磁力搅拌器，接触调压器，酸式滴定管（50mL），碱式滴定管（50mL）。酯化反应在100mL的单口瓶中，加入50g的油酸和计算量的

3、甲醇，然后加入适量的催化剂，搅拌均匀后取样测定其酸值，然后在70条件下反应一段时间。反应结束后，冷至室温取样测其酸值。倾出反应液，对甲苯磺酸，分去水层，油层为油酸甲酯。按ISO6601996标准测定反应前后的酸值，并按照如下公式计算油酸转化率11随着世界经济的快速发展，全球性石化资源日益枯竭，石油价格不断上涨，燃料供应形势日趋严峻；另一方面，石化燃料燃烧后排放的废气（如硫氧化物、用性。二氧化碳等）会引起环境污染，导致生态环境恶1化132014年，。据统计，我国原油消费量为50811亿吨左右，原油进口已达31亿吨，对外依存度将继续攀登。因此，开发新型、环保、可替代的绿色能源已经成为科研工作者重要

4、的研究课题和研究热点。生物柴其中，一种富有潜力的可替代燃料油47（油酸甲酯），引发了研究热潮。生物柴油作12为一种环境友好型燃料，主要由游离脂肪酸（FFA）、动植物油或餐饮废油与低碳链的醇通过酯化或酯交换反应制备而得，它在闪点、冷滤点、含硫量、燃烧耗氧量等方面优于普通柴油，经研究发现，生物柴油作为发动机燃料，能有效的减少有毒气体的排放89。减压蒸馏除去过量的甲醇，将残留物以热水洗涤除去H2SO4等酸进目前，生物柴油的制备大多采用HCl、行催化制备，但存在腐蚀设备、产生大量废水及污染环境等诸多缺点10。而对甲苯磺酸作为一种强有机：酸，具有催化活性高、反应温和、价格低廉、腐蚀小及污染少等优点，而被

5、广泛用于各种酸催化反应中，但以对甲苯磺酸催化制备油酸甲酯的报道较少。因此，本文以对甲苯磺酸作为催化剂，将其用于催化油酸与收稿日期：20151016转化率（%）=221结果与讨论×100%初始酸值催化剂用量对油酸转化率的影响基金项目：安顺学院2015年度ST项目（2015ST03）；安顺学院2015年度青年项目（2015AQ03）成果。作者简介：栗娟娟（1992），安顺学院2013级化学工程与工艺专业本科生。女，河南驻马店人，742015年第6期栗娟娟，罗丹，曾霖琳，等：对甲苯磺酸催化合成油酸甲酯的工艺研究催化剂用量在酯化反应中是影响转化率的一个醇油摩尔比=4：1的条件下探讨了催化剂用

6、量对油酸转化率的影响，结果见图1。由图1可知，在无催在14wt%时，随着催化剂用量的增加，油酸转化为油酸甲酯的转化率达也逐渐增加，当催化剂用量为4wt%时，油酸转化率为927%。然而继续增加催化剂的用量，其转化率变化不大。因此，较适宜的催化剂用量为4wt%。油摩尔比=4：1的反应条件下考察了反应时间对油应30min时，油酸的转化率迅速达80%以上；当反应时间继续增加，在3090min内，转化率变化较快，间，转化率无明显变化，酯化反应基本达到动力学平衡状态12结果见图3。从图中可以看出，反重要因素，在反应时间=90min，反应温度=70，酸转化率的影响，油酸转化率为927%；继续延长反应时化剂时

7、，油酸转化率极低，不到20%；当催化剂用量90min时，。因此，选择最适宜的反应时间为90min。图3反应时间对生物柴油产率的影响图1催化剂用量对油酸转化率的影响图4反应温度对生物柴油产率的影响24反应温度对油酸转化率的影响在催化剂用量=4wt%，反应时间=90min，醇油摩尔比=4：1的反应条件下考察了不同的反应图2醇油摩尔比对生物柴油产率的影响40、50、60、70）对油酸酯化反应的影响，温度（30、结果如图4所示。由图4可知，当反应温度为3022醇油摩尔比对油酸转化率的影响生物柴油的产率为712%，随着反应温度的上过量的醇能使反应向正向进行，时，在酯化反应中，转化率不断上升，这可能由于酯

8、化反应是一个吸有利于酯的生成。因此，在催化剂用量=4wt%，升，反应时间=90min，反应温度=70的反应条件下研究了不同甲醇与油酸摩尔比（2：16：1）对酯化反热反应，反应温度的升高有利于反应正向进行，当反应温度达到70时，转化率高达927%；由于甲醇的温度过高会增大它的挥发，降应的影响（见图2）。由图2可知，随着甲醇的增加，沸点较低且容易挥发，不利于酯化反应的进行。因油酸的转化率也随之增加，当甲醇与油酸摩尔比为低反应液中甲醇的浓度，4：1时，油酸转化率达到927%，继续增加甲醇与油缓慢，此时酯化反应已趋于平衡。所以，考虑到成本投入的问题，选择醇油摩尔比为4：1最为合适。23反应时间对油酸转

9、化率的影响在催化剂用量=4wt%，反应温度=70，醇此，较佳的反应温度为70。催化剂重复使用性在催化剂用量=4wt%，反应时间=90min，反应温度=70，醇油摩尔比=4：1的反应条件下，油酸与甲醇酯化反应结束后，经处理分离得到的催化剂直接用于下一次酯化反应，在最佳条件下对催化剂75酸摩尔比为6：1，油酸转化率为942%，转化率增加252015年第6期栗娟娟，罗丹，曾霖琳，等：对甲苯磺酸催化合成油酸甲酯的工艺研究的重复使用性进行考察，结果见图5。由图5可知，酯化反应，考查各种酸性催化剂的催化效果，结果见对甲苯磺酸催化剂在5次重复使用过程中，油酸的转化率降低较少，催化剂从第一次的927%下降至第

10、五次的725%，表明对甲苯磺酸重复使用了5次之后仍然具有较好的催化效果。针对催化活性有所下降，其原因可能是在搅拌及催化剂分离过程中，造成催化剂的流失。表1。由表1可知，分别使用盐酸、硫酸作为催化剂924%，时，油酸的转化率分别为836%、而对甲苯磺酸作为催化剂得到油酸转化率927%，表明对甲苯磺酸与硫酸催化活性相当，是一种酸性较强的催化剂。表1各酸催化剂酯化活性评价转化率/%836924927不同酸催化剂盐酸硫酸对甲苯磺酸结语研究了对甲苯磺酸催化油酸与甲醇的酯化反应，并考察了各因素对酯化反应的影响，得出最优反应条图5催化剂的重复使用性件为：甲醇与油酸的物质的量比为4：1，反应时间90min，反

11、应温度70，对甲苯磺酸的用量为4wt%，在此条件下，油酸甲酯的转化率达到927%。表明对甲苯磺酸是一种性能优良的催化剂，且使用方便，腐蚀性能较硫酸、盐酸小，具有良好的应用前景。26各酸催化剂酯化活性评价以醇油摩尔比为4：1、催化剂用量为4wt%、反应温度为70、反应时间为90min条件下，分别使用盐酸、硫酸、对甲苯磺酸作为催化剂催化油酸与甲醇参考文献：1张秋云，徐春，周开志，马培华柱层析硅胶固载K2CO3催化合成生物柴油的研究J燃料化学学报，2011，39（10）：7547582GirishN，NijuS，MeeraSheriffaBegumKM，AnantharamanNUtilizatio

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