Page 150 - 《精细化工》2023年第5期
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·1070· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷
为 10∶1，在 80 ℃下反应 6 h，结果如图 6a 所示。 80 ℃、反应时间为 6 h 时，考察了甲醇/油酸的物质
由图 6a 可知，当催化剂 PSS-3 用量从 1%增加到 2% 的量比对油酸转化率的影响，结果如图 6b 所示。由
（以油酸的质量为基准，下同）时，油酸的转化率 图 6b 可知，当甲醇/油酸的物质的量比为 8∶1 时，
提高较为明显，达到了 86.4%。这是由于催化剂用 油酸的转化率为 79.9%；甲醇/油酸的物质的量比增
量增加，体系中酸催化活性中心数量增多，促进反 加至 10∶1，油酸的转化率提高到 86.4%；当油酸的
应进行。进一步增加催化剂用量，油酸的转化率有 用量不变，进一步增加甲醇/油酸的物质的量比，也
所下降，这可能是因为过量的催化剂使反应混合物 就是增加甲醇的用量，将降低油酸和催化剂的浓度，
的黏稠度增加，降低了反应物和酸催化活性中心之 反而使油酸的转化率有所下降。因此，当甲醇/油酸
间的有效传质，最终导致油酸转化率的下降 [24] 。因 的物质的量比为 10∶1 时，本催化反应效果最佳。
此，从实验成本及催化效果等方面综合考虑，确定 2.3.1.3 反应温度对油酸转化率的影响
最佳催化剂用量为油酸质量的 2%。 考察了反应温度对油酸转化率的影响，反应条
件为：甲醇/油酸的物质的量比为 10∶1、PSS-3 用
量为油酸质量的 2%、反应时间为 6 h，结果如图 6c
所示。由图 6c 可知，随着反应温度的升高，油酸的
转化率逐渐提高。当反应温度由 60 ℃升到 80 ℃，
油酸的转化率由 75.9%升到 86.4%。当温度继续升
高至 90 ℃，酯化反应达到平衡，油酸的转化率不
再增加。所以，本催化反应的最佳温度为 80 ℃。
2.3.1.4 反应时间对油酸转化率的影响
反应时间对油酸转化率的影响如图 7 所示。反
应条件为：甲醇/油酸的物质的量比为 10∶1、固体
酸催化剂（PSS-3、PM-1S、Amberlyst-15）用量为
油酸质量的 2%、反应温度为 80 ℃。由图 7 可知，
在固体酸催化剂作用下，随着反应时间的延长，油
酸的转化率不断提高。PSS-3 催化作用下 6 h 即可达
到反应平衡，油酸的转化率达到 86.4%，催化活性
与磺化聚苯乙烯微球相当 [14] ，甚至高于酸密度相对
较高的 Amberlyst-15 酸性离子交换树脂。
通过单因素实验探索得到了 PSS-3 催化油酸/
甲醇合成生物柴油的最佳条件为：甲醇/油酸的物质
的量比为 10∶1、PSS-3 用量为油酸质量的 2%、反
应温度为 80 ℃、反应时间 6 h。
a—催化剂用量；b—甲醇/油酸的物质的量比；c—反应温度
图 6 聚对苯乙烯磺酸微球催化油酸/甲醇酯化反应影响
因素考察
Fig. 6 Investigation of influencing factors of oleic acid/methanol 图 7 不同固体酸催化油酸/甲醇酯化反应转化率-时间曲线
esterification catalyzed by poly(p-styrene sulfonic Fig. 7 Conversion rate-time curves of oleic acid/methanol
acid) microspheres esterification catalyzed by different solid acids
2.3.1.2 甲醇/油酸的物质的量比对油酸转化率的影响 2.3.2 催化剂的重复利用性
当 PSS-3 用量为油酸质量的 2%、反应温度为 催化剂的重复利用性是考察催化剂性能的重要
