以麻疯树油为原料制备生物柴油的工艺研究

摘要

传统柴油来源于石油，但是由于石油储量的下降以及燃烧对环境造成的污染，促使人们不断寻找可再生并且对环境友好的替代燃料，生物柴油应运而生。生物柴油是以可再生的植物油或动物脂肪等为原料制备的长链脂肪酸的低碳醇单酯。但目前生物柴油较高的价格影响了其广泛应用，采用廉价原料是降低生产成本的重要途径之一。 本文以价格低、产量大的麻疯树油为原料，通过预酯化和酯交换两步反应制备生物柴油。预酯化反应是甲醇和原料油中的游离脂肪酸反应，从而降低原料油的酸值；酯交换反应利用预酯化后的酸值较低的原料油和甲醇反应制备生物柴油。 为了深入了解反应特性以及麻疯树油甲酯和甘油对反应的影响，研究了麻疯树油、甲醇、麻疯树油甲酯、甘油的溶解情况，绘制了麻疯树油甲酯-甲醇-甘油、麻疯树油-麻疯树油甲酯-甲醇、麻疯树油-甘油-甲醇、麻疯树油甲酯-麻疯树油-甘油四个三元体系的相图。从相图研究中可以看出，当麻疯树油甲酯含量达到70％时，麻疯树油-甲酯-甲醇呈—相存在。甘油在油和甲酯中的溶解性较差，很容易从反应体系中分离出来，因此甘油对反应几乎没有抑制作用。 本文系统考察了甲醇用量、催化剂用量、反应温度、反应时间等对预酯化和酯交换反应的影响。研究结果表明，甲醇用量对预酯化反应结果影响较大，当使用油质量的12％以上的甲醇时，反应进行1h后，酸值就可降至1.5mgKOH/gOil左右。反应时间和催化剂用量的影响次之。预酯化反应的适宜条件为：甲醇用量为麻疯树油质量的12％，使用油质量的1％的硫酸(98％)为催化剂，在70℃下反应2h，用15％油质量的甘油洗涤后酸值可以降至1mgKOH/gOil以下，使用蒸馏水和甲醇洗涤的效果也很好。预酯化后的麻疯树油用于酯交换反应。在酯交换反应中，甲醇用量、反应时间、反应温度、催化剂用量均对酯交换反应有重要的影响。酯交换反应的适宜操作条件为：油：甲醇=1:6(mol/mo1)，使用油质量的1.3[％]的KOH为催化剂在64℃下反应20min，甲酯产率达到98[％]以上。在优化反应条件的基础上，研究了麻疯树油和甲醇的酯交换反应动力学。在32℃、41℃和51℃时的反应速率常数k分别为0.6628 L.min<'-1>、mol<'-1>、0.80415L.min<'-1>.mol<'-1>和0.9474 L,-min<'-1>．mol<'-1>，反应为准二级反应，反应速率方程为v=295.12exp(-15454/RT)C<,oil><'2>。

目录

文摘

英文文摘

1.生物柴油研究、生产概述

2.实验部分

3.相图研究结果与讨论

4.预酯化与酯交换反应实验结果与讨论

5.麻疯树油生产生物柴油的设计流程

6.结论

参考文献

研究生期间发表论文

致谢

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附录相图数据