废动植物油工业化生产生物柴油工艺流程的研究

摘要

生物柴油无毒，可生物降解和再生，因此受到越来越多人的关注。本研究以废动植物油为原料，探讨了在自制DYD催化剂作用下，实现了废动植物油脂醇解与酯化同时进行。研究表明：此法避免了均相酸法耐酸设备价格高，反应时间长，酯化率低，有废水等缺点；克服了均相碱催化酯交换反应对高酸值地沟油易皂化，得率低，产生大量废水等弊端；同时也克服了两步均相法产生大量废水，影响环境的不足。研制出的“金属盐”处理剂，解决了利用废动植物油生产生物柴油残留酸值高的关键问题，碍出了优化生产工艺和分析方法。根据各个步骤的反应条件及其产物的特性，结合工业化生产流程的一般规律，通过物性计算和流程优化，设计出工业化生产工艺流程。在反应温度75℃，油醇摩尔比1：4，催化剂加入量2％，反应时闫8h时，转化率达到97％以上。测试结果表明，所生产的生物柴油，其各项性能指标都达到美国同类产品的标准(D6751-03a)，并在柴油机上进行了产品性能试验。试验结果表明：柴油机不进行任何调整，在动力性、经济性基本不变的情况下，该产品明显降低了柴油机微粒、烟度、HC和CO排放，环保性能指标明显改善，具备了在柴油机上推广应用的潜办。本研究为发展生物柴油探索了一条新的途径。

目录

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第一章绪论

1.1生物柴油的研究和利用现状

1.1.1直接混合法

1.1.2微乳化法

1.1.3高温热裂解法

1.1.4酯交换法

1.2中国生物柴油的研究进展

1.3生物柴油研究目前存在的问题以及未来研究的方向

1.4本课题研究的意义

1.4.1生物柴油可保护生态环境

1.4.2生物柴油可作为一种战略石油资源储备

1.4.3改善生存环境，降低生产成本

第二章生物柴油的理化性能测试及分析

2.1前言

2.2试验内容

2.3试验仪器与方法

2.3.1燃烧性能的测定

2.3.2冷滤点的测定

2.3.3灰分的测定

2.3.4馏程的测定

2.3.5运动黏度的测定

2.3.6酸度及酸值的测定

2.3.7闪点及燃点的测定

2.3.8密度的测定

2.3.9碘值的测定

2.3.10残炭的测定

2.3.11水分的测定

2.3.12游离甘油和总甘油的测定

2.4生物柴油化学成分的分析

第三章废动植物油制备生物柴油的试验研究

3.1前言

3.2分析方法

3.3生物柴油的实验室制取

3.3.1原材料

3.3.2酯交换反应

3.3.3减压分馏

3.4DYD催化剂的制备

3.5酯交换催化剂的选择

3.6酯交换反应参数对甲酯得率的影响

3.6.1醇油摩尔比对酯交换得率的影响

3.6.2催化剂用量对酯交换得率的影响

3.6.3反应时间对酯交换得率的影响

3.6.4反应温度对酯交换得率的影响

3.6.5水的含量对酯交换得率的影响

3.7生产工艺的确定

3.8减压蒸馏温度

3.9金属盐处理剂用量对酸值和分层时间的影响

3.10产物分析

3.10.1产品气相色谱分析

3.10.2产品红外光谱分析

第四章提高生物柴油低温流动性的研究

4.1前言

4.2提高生物柴油低温流动性能的方法

4.2.1加入降凝剂法

4.2.2调入柴油或无水乙醇法

4.2.3混和降凝法

4.2.4改变生物柴油结构法

4.3实验部分

4.3.1实验原料

4.3.2分析方法

4.3.3实验方法

4.4结果与讨论

4.4.1降凝剂A对生物柴油低温流动性能的影响

4.4.2降凝剂B对生物柴油低温流动性能的影响

4.4.3降凝剂C对生物柴油低温流动性能的影响

4.4.40#柴油对生物柴油低温流动性能的影响

4.4.5无水乙醇对生物柴油低温流动性能的影响

4.5小结

第五章废动植物油工业化生产生物柴油工艺流程的研究

5.1前言

5.2废动植物油生产生物柴油的原理和方法

5.320kt/a生产装置设计方案

5.3.1酯交换反应动力学

5.3.2酯交换工序设计方案

5.3.3减压分馏工序设计方案

5.3.4后处理工序设计方案

5.4主要操作过程

5.4.1酯交换反应

5.4.2减压分馏

5.4.3金属盐处理

5.5产品性能

5.6燃料特性

5.7“三废”排放

5.8技术经济指标

5.9经济效益和社会效益

5.10创新性

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

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