高酸值麻疯树油制备生物柴油预酯化研究

摘要

作为一种新能源，生物柴油由于其原料的可再生性以及环境友好性能使之成为传统柴油的优良替代燃料。生物柴油一般是以动植物油脂和废餐饮油为原料与短链醇进行酯交换生成的长链脂肪酸单酯。由于生物柴油原料油价格较高，导致生物柴油价格偏高，影响了生物柴油产业的发展。本文以价廉易得的高酸值麻疯树油为原料，利用酸催化预酯化和碱催化酯交换相结合的方式制备生物柴油。在预酯化过程中，游离脂肪酸和甲醇在硫酸催化下生成脂肪酸甲酯，从而降低油中的游离脂肪酸含量；在酯交换过程中，采用KOH为催化剂生产出生物柴油。 本文系统地考察了麻疯树油性质对浓硫酸催化预酯化过程的适应性，研究了预酯化反应的影响因素，从甲醇用量、水分和磷脂含量等方面对预酯化反应进行了考察。结果表明，KOH催化酯交换过程时，原料油的酸值应控制在1.5mgKOH/g以下，过高的酸值会引起后续洗涤过程严重乳化；在70℃下，1％浓硫酸催化的预酯化过程中，对于酸值小于20mgKOH/g的原料油，用12％甲醇量反应2h可达到后续过程酯交换反应对原料酸值的要求；当醇与游离脂肪酸的摩尔比低于10时，预酯化转化率随着甲醇用量的增加不断提高，继续增加甲醇用量对提高预酯化转化率影响不大；水分对预酯化转化率影响显著，随着原料中的水含量增加预酯化转化率下降；磷脂含量对于预酯化转化率影响较小，在1％以下时对后续分离过程不会造成明显的影响。 文中考察了水分对于预酯化动力学和平衡的影响。结果表明，在50℃-70℃范围内， [H<'+>]不变时，反应速率可表示为r<,FFA>=k<,0>exp(-E/RT)C<,FFA>，原料油无水时反应表观活化能E=31.5KJ/mol，表观反应速率常数k<,0>=1.29×10<'2>min<'-1>；但原料油含有3.0％的水分时，表观活化能E-=45.3KJ/mol，表观反应速率常数为k<,0>=3.17×10<'4>min<'-1>。水分的存在降低了催化剂的浓度，从而降低反应速率。

目录

文摘

英文文摘

声明

1生物柴油的研究及生产

1.1生物柴油产生的背景

1.2发展生物柴油的意义

1.3汽车柴油化的趋势

1.4生物柴油目前的生产及应用状况

1.5生物柴油的原料

1.6生物柴油的生产原理

1.7碱催化酯交换反应

1.8酸催化酯交换反应

1.9水分和游离脂肪酸对酸碱催化酯交换反应的影响

1.9.1游离脂肪酸对于酯交换反应的影响

1.9.2水分对于酯交换反应的影响

1.10两步法生产生物柴油

1.11预酯化过程的动力学研究

1.12课题由来及任务

1.12.1课题提出背景及意义

1.12.2课题的研究内容

1.12.3课题的研究目标

2实验部分

2.1实验材料及实验仪器

2.2麻疯树油制备生物柴油过程

2.2.1麻疯树油的精制过程

2.2.2高酸值麻疯树油的预酯化实验

2.2.3麻疯树油酯交换实验

2.2.4分析文法

2.2.5收率定义

3实验结果与讨论

3.1麻疯树油甲酯GC-MS分析结果

3.2酯交换过程对于游离脂肪酸含量要求

3.3不同酸值原料油的预酯化

3.4预酯化对于原料油磷脂含量的要求

3.5水分含量对预酯化反应的影响

3.6醇酸比对预酯化反应的影响

3.7醇酸比和水分含量对酯化影响的正交实验

3.7预酯化动力学的研究

3.8水分对预酯化反应平衡的影响

4.结论

参考文献

研究生期间发表论文

致谢