油/甲醇/醚三元均相体系合成生物柴油的研究

摘要

酯交换合成生物柴油过程中，醇油混合物呈两相而不互溶，反应速率较慢，通过添加惰性共溶剂可使油/甲醇体系均相化，大幅提高反应速率，促进反应产率的提高。本文以废煎炸油为研究对象，通过均相酯交换法合成生物柴油，并对处理过程、转化机理以及反应动力学进行了研究。 本文利用精炼菜籽油、大豆毛油及废煎炸油，与四氢呋喃和乙醚在常压20℃下进行溶解度实验，绘制了油/甲醇/醚的三元体系相图。在此基础上，对油脂脂肪酸组成、游离脂肪酸含量、醇油比和体系温度对形成油/甲醇/醚均相体系所需共溶剂添加量的影响进行研究，结果表明短碳链脂肪酸含量的增加、游离脂肪酸含量的增加及体系温度的升高都有利于降低形成均相体系所需共溶剂的加量。 本文研究了合成工艺对生物柴油合成产率的影响，结果表明以四氢呋喃为共溶剂，使醇油两相互溶有助于反应速率的加快。影响均相酯交换合成工艺的主要因素有醇油比、催化剂加量、反应温度和反应时间。在单因素实验的基础上利用正交回归设计进行优化，确定均相合成工艺的最佳条件为：反应温度64℃、催化剂H2SO4用量3.95％、反应时间3.3h，在此条件下酯化反应产率可达98.1％。 酯化动力学研究表明，均相酯交换反应在甲醇过量的情况下，呈拟一级反应，其宏观反应速率速率方程为：d[TG]/dt=-K1[TG]，反应活化能Ea为55.83kJ/mol。相同条件下非均相反应宏观反应速率方程为：d[TG]/dt=-K1α/(1+ζ1Rv)[TG]。醇油两相溶解度低是造成非均相酯化反应速率慢的重要原因。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

第二章反应体系的选择与油/甲醇/醚三元体系溶解性的研究

第三章均相体系合成生物柴油工艺的优化

第四章均相体系中酯交换反应化学动力学的研究

主要结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表文章