2. База гетерогенных катализаторов

Общий двухвалентный металлический окисный катализатор, имеющий значительные суммы ковалентного характера облегчает реакции переэтерификации, как показано в Рис. 3.

Рис. 3. Механизм общего базе гетерогенных катализаторов в переэтерификации.

Рисунок опции

Некоторые из наиболее часто используемых гетерогенной базы catalyst-K/γ-Al₂O₃ катализатор [96], HTiO₂ гидроталькита катализатора [97], Ca, Zn и смешанного оксидного [98], Al₂O₃ поддерживаемые CaO и MgO катализаторов [3], щелочно-оксиды металлов [47], KF/Ca-Al [99], основные цеолиты, щелочных металлов, загруженных глиноземом [100]. Диаграмма последовательности технологических операций для производства биодизеля, используя гетерогенный основной катализатор была изображена в Рис. 4.

Рис. 4. Технологическая схема для производства биодизеля с использованием гетерогенных основного катализатора.

Рисунок опции

2.1. Производство биодизеля с щелочно-оксидными металлами и производными

2.1.1. MgO в качестве базы гетерогенных катализаторов

Щелочно-земельные металлы, такие как Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, их оксидов и используются производные, различные исследователи. MgO и СРО широко используются среди других щелочно-земельных металлов, у которых есть хорошая гетерогенная природа как катализатор [8],[23], [42], [44], [45], [46], [47], [48], [49], [50] и [51].

Лопес и др. [44] используется MgO в качестве катализатора при прокалке температуры 600 градусов C и найденное 18%-ое преобразование сырья для промышленности, триацетин после 8 ч, времени реакции; причина объясняется низкой поверхности катализатора. Совсем недавно, MgO показал, что обладают каталитической активности для синтеза биодизеля. Ди Серио et al. [46] и [101] соблюдается 92% биодизеля доходность с MgO катализатор, с помощью 12:1 метанола на нефть молярное соотношение с 5.0 мас.% катализатора в 1 ч. Dossin et al. [23] учился, MgO эффективно работали в пакетном реакторе при температуре окружающей среды во время реакции переэтерификации с производственной мощностью 500 тонн биодизеля. Производство биодизеля стоимость снижается в пакетном реактора за счет использования температуры окружающей среды. Tateno и Сасаки [45] и Ди Серио et al. [46]расследование, MgO работал также в сверхкритических condithions в переэтерификация на 300 градусов с в высоком метаноле к нефти молярное соотношение 39.6:1, и сообщил 91% ИЗВЕСТНОСТИ доходность.

2.1.2. СаО в качестве базы гетерогенных катализаторов

Среди щелочно-оксиды металлов СаО является наиболее широко используемой в качестве катализатора для переэтерификации и докладе говорится выше, чем 98% доходности можно в течение первого цикла реакции [102]. Реактивностью таких СаО далее определяется его температура прокаливания. Однако, повторного использования катализатора для последующих шагов преобладают большой знак вопроса. Изменения КоАП, органо металлические природе, например. Ca(И₃), Ca(C₃H₇O₃)₂однако, нашли очень эффективны в отношении повторного использования. В отчетной литературе показатели биодизеля доходность высока, как 93% даже после 20 циклов реакций. Ca(C₃H₇O₃)₂/ОЦАС₃ наблюдается также в качестве эффективного гетерогенных катализаторов с повторного использования до 5 циклов и СЛАВА доходность как высокий (95% [77]. Лам et al. [31] представлен механизм, САО, как гетерогенная основного катализатора для переэтерификации. Основные места СаО были отравлены сильной адсорбцией АЭ на поверхности катализатора и, следовательно, часть катализатора изменилось в кальциевого мыла, реагируя с АЭ адсорбированных, что приводит к низкой восстановления катализатора. Kouzu et al. [103] далее сообщил, что концентрация Ca в продукт реакции был 3065 ppm, который превысил базовый стандарт биодизеля, потому что концентрация минеральных веществ должна быть не ниже 200 ppm. Некоторые исследователи также изучали, что растворимые вещества из САО), в переэтерификации. Gryglewicz[104] заявил в своей статье, что оксид кальция, немного растворяется в метаноле, и определил растворимость вещества, как кальций diglyceroxide, в котором СаО отреагировал с глицерином в переэтерификация соевого масла с метанолом. Кроме того, Гранадоса и др. [12] используется активированный СаО как солидную базу катализатора в переэтерификация подсолнечное масло, чтобы расследовать роль двуокиси углерода и воды на ухудшение каталитического производительность при контакте с воздухом в течение разного периода времени. Исследование показало, что СаО быстро, увлажняется и газируется в воздухе. После пробы подвергаются воздействию воздуха более чем на 20 дней не оксида кальция пик был обнаружен. Сообщалось также, что активные участки Цао были отравлены из-за chemisorptions двуокиси углерода и воды на поверхностных местах в форме карбонатов и гидроксильных групп, соответственно. Однако, каталитической активности СаО может быть восстановлено, если СаО подлежит активации лечение в 700 = C, чтобы удалить основные отравления видов (карбонатных групп) с поверхности. Однако, выщелачивание катализатора по-прежнему наблюдается в реакции переэтерификации хотя до тепловой обработки, был занят.

СаО имеет тенденцию представлять высокую базовую прочность и меньше экологического воздействия в связи с их низкой растворимости в метаноле и могут быть синтезированы из дешевых источников, таких как известняк и гидроксид кальция. СаО была преобразована кальция diglyceride в сочетании с глицерином в переэтерификация соевого масла с метанолом [103] и [106]. Структура поверхности оксидов металлов, в связи с ее кислой и основной местностью, как показано на Рис. 5.

Рис. 5. Поверхности, структуры металл-оксид.

Рисунок опции

СаО представил более высокую валентность, более низкую растворимость, более низкую цену, и проще в обращении, чем КОХ. Однако, реакции переэтерификации темп недостаточна для практического применения, что обусловлено относительно низкой активности [43] и [106]. Недавно сообщалось, что каталитическая активность КоАП могут быть улучшены путем использования тепловой активации лечения [102] и мытье [106], такие как обжига для того, чтобы удалить с поверхности карбонат и гидроксильные группы. СаО-нано кристаллизовал частицу и она представила эффективные характеристики, как катализатор реакции переэтерификации из-за высокой площади поверхности, связанными с маленькими размерами кристаллита и дефектами.

Mootabadi et al. [47] исследовал ультразвуковой помощью, переэтерификация пальмового масла в присутствии щелочноземельного металла оксидных катализаторов (СаО, SrO и BaO). Пакетный процесс помощь 20 кГц ультразвуковой кавитации было проведено для изучения влияния времени реакции (10-60 мин), алкоголь на пальмовое масло молярное соотношение (3:1-15:1), катализаторов загрузка (0.5-3%) и различных ультразвуковых амплитуды (25-100%).Действия катализаторов были, главным образом, связаны с их основной силой. Каталитическая активность была в последовательности СаО < SrО < Bао. При оптимальных условиях, 60 мин, необходимых для достижения 95% дохода, по сравнению с 2-4 ч с обычными помешивая. Кроме того, доходность достигается через 60 мин увеличилась с 5,5% до 77,3% (Сао), 48.2-95.2% (SrО), и 67.3-95.2 (Bао). Пятьдесят процент амплитуды ультразвукового облучения был признан наиболее подходящим значением и физические изменения на катализаторов после ультразвуковой помощь реакции были успешно раскрыты. ВаО катализатора прошли относительно более выраженной активностью капля в катализатора повторного использования тестов. Катализаторов распада оказалась, в основном, отвечает за деятельность падение повторно катализаторов, особенно с ВаО катализатора.

Salamatinia et al. [48] изучалось применение ультразвуковой процессор в гетерогенных переэтерификация пальмового масла для производства биодизеля. Ответ поверхности методология была применена для статистически оценить и оптимизировать процесс производства биодизеля, катализируемый два щелочноземельного металла оксидных катализаторов, т.е. ВаО и SrО. Четыре различных переменных, включая время реакции (10-60 мин), алкоголь на нефть молярное соотношение (3:1-15:1), катализатор, загрузка (0.5-3.0 мас.%) и ультразвуковая амплитуда (25-100%) были оптимизированы. Авторами разработаны математические модели и предсказал поведение процесса. Эти модели были в состоянии точно предсказать биодизеля доходность с менее чем 5% ошибок, как для катализаторов. Основные силы катализаторы, была главная причина, из-за их высокой деятельности. Это исследование подтвердило, что УЗИ значительно усовершенствовал процесс, сокращая время реакции до менее чем 50 мин, а катализатор загрузка до 2,8 мас.% для достижения биодизеля доходность выше 95%. Оптимальное алкоголя на нефть, коэффициент оказался в 9:1, а лучшим амплитуде 70 и 80% для BаOи SrО катализаторов, соответственно.

Vujicic et al. [49] исследованы оксида кальция в качестве гетерогенных катализаторов и его влияние на биодизель синтеза из рафинированного подсолнечного масла. Эксперименты проводились с использованием коммерческих скамейке пошевелился бака реактора 2 dm³ объем, в 200 об / мин, с метанола на нефть, соотношение 6 к 1 и 1 мас.% загрузка катализатора, как постоянные параметры. Эфир урожаи были представлены как функции температуры (60-120 = с), давление (1-15 бар) и время реакции (в 1,5-5,5 часов). Температуре 100 C оказалась оптимальной для максимальной (91%) преобразование в метиловые эфиры, в то время как давление оказало положительное влияние до 10 бар на 80 C. активация катализаторов в эфире ведущих к формированию основных площадок было установлено, происходят на 900 C. Частицы катализатора сращивание имели место во время реакции, давая ГУМ-как структура, и привело к значительноjq дезактивации катализатора. Псевдо-реакция первого порядка была создана, с “колено” на 80 C в Аррениуса участка, отделяющей кинетической и диффузии режимов. Во время реакции прогресс, энергия активации, снизилась с 161 до 101 кДж/моль, и от 32 до (-3) кДж/моль, был найден для кинетической и диффузии режимов, соответственно.

Yoosuk et al. [50] учился CаO, подготовленный простой и гибкий метод для повышения активности и улучшения свойств кальцинированного природного кальциты через гидратации-обезвоживание подхода, с тем чтобы сделать их весьма подходящими для производства биодизеля. Новый КоАП был выше, площадь поверхности и объем основных мест, чем СаО, полученный от разложения кальцита. Метиловый эфир содержания было расширено до 93,9 мас.% от 75,5 мас.% с обожженного кальцита. Этот отчет содержит новое фундаментальное понимание в действие воды на свойства и деятельности СаО подготовлен новый увлажненый и последующей тепловой метод декомпозиции обожженного кальцита. Хай-xin et al. [59] разработан простой и дешевый маршрут для подготовки СаО с новой морфологии, который может представлять высокой каталитической активностью катализатора реакции переэтерификации для производства биодизельного топлива. Пористая СаО микросети было синтезировано в обжигового сферической ОЦАС₃ предшественник, который был подготовлен легко путем смешивания CaCl₂ с НП₂CO₃. САО микросети был применен в катализирующих реакции переэтерификации из соевого масла и замечательные подарки каталитическая способность с СЛАВУ доходность 98.72%.