甘三酯甲醇超臨界酯交換串聯(lián)反應(yīng)動力學(xué)研究.pdf

1、本文采用大豆油為原料，研究了不同反應(yīng)溫度和原料中不同含水量對甲醇超臨界中甘三酯(TG)、二甘酯(DG)和單甘酯(MG)酯交換反應(yīng)和甲酯(ME)生成的影響，采用高溫氣相色譜對酯交換反應(yīng)酯相產(chǎn)品組分進行全分析，深入分析和闡述基于三級串聯(lián)酯交換反應(yīng)動力學(xué)特性。
　　本文主要研究工作、成果和意義:
　　(1)設(shè)計和建立了一套連續(xù)操作超臨界酯交換反應(yīng)裝置。該反應(yīng)裝置能夠較好地把握零反應(yīng)時間點，這是獲得可靠的反應(yīng)實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。

2、　　(2)建立了基于連續(xù)操作超臨界酯交換反應(yīng)過程產(chǎn)物分離、樣品分析及計算方法。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過分離后，采用高溫氣相色譜對酯相樣品進行全分析，建立了質(zhì)量分率計算方法，可考察不同條件下酯交換反應(yīng)過程中酯相各組分的變化以及反應(yīng)進行的程度。
　　(3)實驗采用大豆油或油水混合物為原料，使用大大過量的甲醇，反應(yīng)壓力為9MPa、反應(yīng)溫度為250℃，考察了原料不同含水量（質(zhì)量分率為0％～10％）的酯交換反應(yīng)。實驗結(jié)果表明，原料中有2％的水存在時相比

3、純原料情況下能明顯加快甘三酯、二甘酯和單甘脂酯交換反應(yīng)速率和甲酯的生成，但對甲酯最終的收率影響不是很明顯。
　　(4)實驗還考察了反應(yīng)壓力為9MPa，原料油脂不含水及含水量為2％在甲醇超臨界溫度以上不同反應(yīng)溫度下進行的酯交換反應(yīng)。對采用以上兩種原料進行的超臨界酯交換反應(yīng)，反應(yīng)溫度升高能夠促進酯交換反應(yīng)進行，有水存在的情況下促進效果更加明顯。
　　(5)在實驗條件下，甲醇超臨界中甘三酯酯交換表現(xiàn)符合不可逆一級反應(yīng)規(guī)律，而二甘酯

4、和單甘酯表現(xiàn)為可逆反應(yīng)。實驗條件下，甘三酯酯交換反應(yīng)速率常數(shù)的影響均能較好地滿足阿倫尼烏斯方程，原料含水量2％的指前因子比純原料的指前因子要大，而活化能卻較低，表明前者的酯交換反應(yīng)速率常數(shù)會大于后者，因此反應(yīng)速率會加快。
　　實驗考察了非純原料超臨界酯交換反應(yīng)，即考察了水分的影響，這更加貼近實際工業(yè)生產(chǎn)過程。原料水分的研究結(jié)果表明，甲醇超臨界酯交換法制取生物柴油對原料所含水分沒有嚴(yán)格限制，水分的存在還會促進酯交換反應(yīng)的進行，這樣大

5、大降低了對原料的要求，不必要對原料進行精制或預(yù)處理就可以直接生產(chǎn)生物柴油，大大降低了生產(chǎn)能耗，具有重要的經(jīng)濟意義，是整個生產(chǎn)工藝在經(jīng)濟上是否能夠過關(guān)的重要因素。
　　采用超臨界甲醇工藝，沒有了使用催化劑的弊端，可以采用非純原料進行生產(chǎn)。實驗過程中，發(fā)現(xiàn)甘三酯甲醇超臨界酯交換反應(yīng)是一個很有意義的三步串聯(lián)反應(yīng)，通過對反應(yīng)過程中酯相樣品進行了全分析，可以全面了解了甘三酯在甲醇超臨界酯交換反應(yīng)歷程，得到了不同反應(yīng)條件下酯相各組成的變化規(guī)律