微通道反應(yīng)器中連續(xù)生產(chǎn)生物柴油的工藝研究.pdf

1、全球范圍內(nèi)能源危機日益嚴(yán)重，生物柴油作為一種環(huán)境友好型能源已受到世界各國的廣泛關(guān)注。目前，生物柴油主要通過酸、堿催化或脂肪酶催化來制備，由于原料甲醇和油脂互不相溶，存在傳質(zhì)問題。工業(yè)上生產(chǎn)生物柴油主要在攪拌釜反應(yīng)器中進(jìn)行，生產(chǎn)效率偏低。微通道反應(yīng)器是一類可以極大地提高反應(yīng)物的傳質(zhì)和傳熱效率的新型反應(yīng)器，可以有效地改善上述生產(chǎn)方式中的不足，因此被應(yīng)用于生物柴油生產(chǎn)。本文利用微通道反應(yīng)器對制備生物柴油的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了探索和研究，獲得的實驗數(shù)

2、據(jù)可為生物柴油的高強度工業(yè)化生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。
　　首先，結(jié)合已有研究和文獻(xiàn)，設(shè)計構(gòu)建了一個集微混合器及微反應(yīng)器為一體的“Z”-型微通道反應(yīng)器，通過比較“Z”-型微通道反應(yīng)器和”U”-型微通道反應(yīng)器中生物柴油的收率，結(jié)果表明“Z”型微通道反應(yīng)器更利于生物柴油的制備，其轉(zhuǎn)化率是“U”-型微通道的1.11倍。然后通過單因素實驗，考察在“Z”-型微通道反應(yīng)器中制備生物柴油時各因素（醇油摩爾比、溫度、催化劑含量和停留時間）對生物

3、柴油收率的影響。結(jié)果表明，當(dāng)反應(yīng)底物中甲醇與大豆油的醇油摩爾比為8∶1、反應(yīng)溫度為58℃、催化劑KOH含量（相對于大豆油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為1.2％、停留時間為15s時，生物柴油的收率可達(dá)98.6％。
　　其次，利用響應(yīng)面法(RSM)對“Z”-型微通道反應(yīng)器對生產(chǎn)生物柴油的工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化。本實驗利用minitab對獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出二次多項回歸模型，確定生產(chǎn)生物柴油的最佳條件:醇油比為8.5∶1，溫度為59℃，催化劑氫氧化鉀含

4、量為1.17％，停留時間為14.9s。在此條件下，反應(yīng)最終測得的生物柴油收率為99.5％。在此條件下還研究了油脂的品質(zhì)對生物柴油收率的影響。實驗表明生物柴油的收率會分別隨著水分和脂肪酸含量的增加而降低，其中水分對生物柴油收率的影響較小，而脂肪酸含量對生物柴油收率的影響較為明顯。
　　最后，本論文還探索了在微通道反應(yīng)器中固定化脂肪酶在叔丁醇體系和無溶劑體系中催化制備生物柴油的情況。實驗表明，生物柴油的收率隨著時間增高，而且叔丁醇體系