雙液相浸取與酯交換耦合方法制備生物柴油.pdf

1、生物柴油是一種含氧清潔燃料，由植物油、動物油脂等可再生油脂與低碳醇反應而成的。生物柴油作為優(yōu)質的柴油代用品，屬環(huán)境友好型綠色燃料，具有深遠的經濟效益與社會效益。原料是影響生物柴油成本的根本因素，目前制備生物柴油的主要原料是高成本的精制或半精制植物油，具有比最終產品生物柴油更高的價值，導致大多數時候制備生物柴油的成本要比收益高。因此，選用廉價原料、簡化生產工藝、提高原料油轉化率對降低生物柴油的成本至關重要。
　　 目前工業(yè)上制備精

2、制植物油的方法是預榨浸出法，該方法生產步驟多、工序長，生產過程的能耗物耗可觀，故產品成本高。本論文利用雙液相浸取技術浸取油菜籽，將得到的含菜籽油和石油醚的非極性相溶液直接與甲醇進行酯交換反應，制備生物柴油。雙液相浸取與酯交換耦合制備生物柴油的技術不僅簡化了高質量植物油的加工步驟，而且減少了酯交換反應之前預先分離出非極性相溶液中溶劑的步驟，同時由于該溶劑的存在，洗滌甲酯相的水量也降低了。本論文研究了雙液相浸取與酯交換耦合方法制備生物柴油的

3、工藝，主要內容如下：
　　 (1)考察攪拌速度對甘油收率的影響。雖然該酯交換反應開始由于石油醚的存在是單相反應，但在反應過程中，當有足夠量的甘油生成，且其大于在單相反應混合物中的溶解度時，該單相反應將轉化成兩相反應。所以攪拌能促進物質轉移，并提高甘油收率。實驗證明最優(yōu)的攪拌速度為200 r/min。
　　 (2)石油醚存在對水洗甲酯相次數的影響。實驗發(fā)現，用水洗滌甲酯相至中性時，含石油醚甲酯相的洗滌次數要比不含石油醚甲酯

4、相的次數少。使用該耦合工藝制備生物柴油時，洗滌甲酯相所需的水量可減少44％左右。
　　 (3)在原有雙液相浸取條件下：甲醇相中含水10％(體積)，含氫氧化鈉0.08％(質量)，甲醇相溶劑比m=4.5 ml/g，己烷相溶劑比e=2.5 ml/g，直接將浸取與酯交換耦合制備生物柴油。考察了反應時間、催化劑濃度、醇油摩爾比和反應溫度等因素對酯交換反應的影響，經過優(yōu)化得到的最佳反應條件為反應時間120min，氫氧化鈉濃度1.1％，醇油摩

5、爾比9:1，反應溫度55～60℃，此時酯交換反應的甘油收率可達98.2％。
　　 (4)本論文對水洗工序進行了優(yōu)化。在催化劑濃度1.1％，醇油摩爾比9:1，反應溫度60℃，反應時間120 min的條件下，考察了攪拌速度、攪拌時間、水洗溫度對甘油收率的影響。經過優(yōu)化得到的最佳水洗工藝為攪拌速度200 r/min、攪拌時間10 min、水洗溫度50℃。
　　 (5)降低酯交換反應原料的酸值。①實驗發(fā)現直接預處理由原有雙液相浸

6、取條件得到的菜籽油-石油醚溶液，進一步降低其酸值，可使其酸值可低于1 mgKOH/g，但是該操作過程復雜，且經過一系列的步驟后菜籽油將損失40％左右，因此該方法不可取。②考察甲醇相溶劑中氫氧化鈉含量對菜籽油酸值的影響。隨著甲醇相溶劑中氫氧化鈉含量的增加，菜籽油的酸值降低。當氫氧化鈉含量為0.24％時，酸值已低于1 mg KOH/g，且由于酯交換反應時石油醚的存在，酯交換反應體系中游離脂肪酸的含量僅為0.063％左右，所以原料酸值對酯交換

7、反應的影響可忽略。
　　 (6)對制備生物柴油的耦合技術進行優(yōu)化改進。在改進了的雙液相浸取條件下：甲醇相中含水10％(體積)，含氫氧化鈉0.24％(質量)，甲醇相溶劑比m=4.5 ml/g，己烷相溶劑比e=2.5 ml/g，將浸取與酯交換耦合制備生物柴油?？疾炝朔磻獣r間、催化劑濃度、醇油摩爾比和反應溫度等因素對酯交換反應的影響，并優(yōu)化得到的最佳反應條件為反應時間60 min，氫氧化鈉濃度1.1％，醇油摩爾比9:1，反應溫度55～

8、60℃，此時酯交換反應的甘油收率可達99.0％。與未改進的耦合技術相比較，改進過的耦合技術在縮短了反應時間同時還提高了甘油收率。
　　 (7)與商品精制油相比較。為了比較雙液相溶劑浸取的菜籽油作為原料和商品精制油作為原料時酯交換反應結果的差別，在相同的實驗條件下：商品精制油6.622 g(菜籽粉20 g)，石油醚50 ml，醇油摩爾比9:1，催化劑濃度1.1％，反應時間60min，溫度60℃，酯交換反應后測得的甘油收率為98.9