基于超聲波酯化反應(yīng)中溫度場(chǎng)及其工藝優(yōu)化的研究.pdf

1、石油資源的有限性、溫室氣體CO2排放的控制、能源的可持續(xù)發(fā)展和人類對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求，使得綠色的可持續(xù)的能源供給成為當(dāng)今世界各國(guó)共同選擇。生物柴油具有可再生、清潔和環(huán)境友好性，因此，受到越來(lái)越多的關(guān)注。特別是我國(guó)這樣一個(gè)農(nóng)業(yè)和石油短缺的發(fā)展中大國(guó)，生物柴油作為可替代能源具有十分重要的意義。超聲波輔助新型固體催化合成生物柴油的技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)，但大多數(shù)研究都集中在工藝參數(shù)與生物柴油產(chǎn)率之間的關(guān)系，而未對(duì)酯交換反應(yīng)過(guò)程中的溫度場(chǎng)進(jìn)行研究。在

2、超聲波作用下，反應(yīng)體系內(nèi)會(huì)形成特定的溫度場(chǎng)，溫度場(chǎng)的分布情況、傳熱速率的大小是否適當(dāng)?shù)葘?duì)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程及產(chǎn)品質(zhì)量都具有重要的影響。
　　 本文首先討論了超聲波形成機(jī)理和性質(zhì)，及超聲強(qiáng)化作用機(jī)理，分析超聲空化過(guò)程中產(chǎn)生的高溫和高壓以及沖擊波是強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)的直接原因，并利用氣相色譜法測(cè)定了生物柴油的成分，所用氣相色譜條件測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，故該方法可用于生物柴油的定量、定性和分離分析。
　　 另外，本文采用基于labview編

3、程語(yǔ)言的溫度場(chǎng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量制備生物柴油中的溫度場(chǎng)，考察溫升速率、溫度場(chǎng)形貌以及溫度場(chǎng)對(duì)傳熱傳質(zhì)和反應(yīng)效果的影響，研究結(jié)果表明:由于超聲波的熱效應(yīng)，各測(cè)溫點(diǎn)的溫度都在升高，升溫速率不同，平均升溫速率先增加，后變緩;徑向溫度和軸向溫度的分布都與超聲波熱效應(yīng)范圍和反應(yīng)介質(zhì)的換熱有關(guān);超聲波的熱效應(yīng)產(chǎn)生的溫升提高了催化劑的活性，同時(shí)溫度的升高，有利于空化核的產(chǎn)生，加速了酯交換反應(yīng)進(jìn)程。并超聲波的機(jī)械作用、空化作用、熱效應(yīng)提供更科學(xué)的解釋，豐

4、富了生物柴油制備中溫度場(chǎng)與產(chǎn)率關(guān)系研究的理論基礎(chǔ)。
　　 除此之外，通過(guò)SAS9.2軟件中響應(yīng)曲面法的Box-Bkhnken模型對(duì)生物柴油的制備工藝進(jìn)行了研究，建立了二次四元回歸模型方程，并對(duì)各因素對(duì)響應(yīng)值的影響進(jìn)行了探討。試驗(yàn)結(jié)果表明各因素對(duì)生物柴油得率的影響的顯著順序?yàn)?超聲波頻率＞醇油摩爾比＞反應(yīng)時(shí)間＞催化劑用量。本實(shí)驗(yàn)超聲波輔助固體堿催化合成生物柴油的最佳工藝條件為:催化劑用量3.79，醇油摩爾比7∶1，反應(yīng)時(shí)間19mi