甲醇-乙醇混合體系酯交換制備生物柴油的研究.pdf

1、生物柴油是優(yōu)質(zhì)的石化柴油替代品，典型的“綠色能源”，是以草本、木本、水生油料植物、動物油脂和廢餐飲油等為原料制造得到的液體燃料，具有含硫極低、芳香烴含量少、含氧量高、十六烷值高、閃點(diǎn)高和廢氣排放少等優(yōu)點(diǎn)。目前，生物柴油的生產(chǎn)方法主要是采用強(qiáng)堿催化的酯交換反應(yīng)，在合成的過程中仍然存在以下問題：即使在高速攪拌下，醇油混合物呈兩相而不互溶，反應(yīng)速率較慢，反應(yīng)體系容易皂化。 論文圍繞如何使酯交換反應(yīng)體系的不相溶反應(yīng)物進(jìn)一步增加相界面有效

2、面積來提高反應(yīng)速率與效率這一制備生產(chǎn)生物柴油的技術(shù)難題開展了研究，分別在甲醇油體系中加入共溶劑或者引入超聲波，增加相界面的有效面積，使反應(yīng)體系更好的互溶，提高反應(yīng)速率。主要完成了以下幾個方面的工作： ①以所選溶劑與甲醇的混合液為溶劑，植物油作溶質(zhì)，分別在常溫和60℃做三元溶解度實(shí)驗，選出乙醇、乙醚、四氫呋喃、1，2-環(huán)氧丙烷進(jìn)行下一步比較；再以普通植物油為原料，以甲醇為酰基受體，在加入不同共溶劑的條件下，進(jìn)行堿催化酯交換反應(yīng)，以

3、酯化率和反應(yīng)時間為考察指標(biāo)，對共溶劑進(jìn)行優(yōu)選，發(fā)現(xiàn)以乙醇為共溶劑時，酯化率比空白提高了21.0％，且高于其它溶劑。研究結(jié)果表明甲醇與乙醇的最佳摩爾比為3:1。 ②以乙醇為共溶劑，對酯交換反應(yīng)的反應(yīng)溫度、催化劑用量、反應(yīng)時間、醇油比、攪拌速率等條件對反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響進(jìn)行了研究，并對反應(yīng)過程參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化。研究結(jié)果表明：在反應(yīng)溫度48.2℃、催化劑NaOH用量0.59％、反應(yīng)時間25.4min，甲醇和乙醇與植物油的摩爾比分別是3

4、.75:1和1.25:1，攪拌器轉(zhuǎn)速100r/min條件下，轉(zhuǎn)酯化率達(dá)99.3％。 ③超聲波強(qiáng)化甲醇、乙醇混合體系酯交換制備生物柴油，研究表明，與機(jī)械攪拌相比，反應(yīng)5min轉(zhuǎn)化率高13.1％，超聲波有更明顯的強(qiáng)化作用，能有效提高酯交換反應(yīng)速率，但不能提高最終的轉(zhuǎn)酯化率；考察28kHz、45kHz頻率條件下超聲波的強(qiáng)化作用，反應(yīng)前5min，頻率28kHz比45kHz的轉(zhuǎn)酯化率高0.34％～7.55％，超聲波功率為80％、90％和1

5、00％1時，轉(zhuǎn)酯化率最大且隨時間的變化幾乎完全相同，說明功率80％～100％時超聲能量的提高對反應(yīng)體系的影響作用飽和。最佳超聲波輔助條件是頻率28kHz，功率80％，此時反應(yīng)5min轉(zhuǎn)化率接近100％。 ④分析制備所得到的生物柴油的脂肪酸組成，產(chǎn)品性能，以及酯交換反應(yīng)機(jī)理，所得生物柴油的性能指標(biāo)符合我國生物柴油標(biāo)準(zhǔn)要求，性能更優(yōu)于0＃柴油。把實(shí)驗得到的優(yōu)化工藝用于，分別以菜籽精油、菜籽毛油，棕櫚油，高酸值廢油等作為原料油，Nov