菜籽油均相堿催化酯交換制備生物柴油的工藝參數(shù)研究.pdf

1、生物柴油是一種可再生能源，它是由植物油或動物脂肪與短鏈醇類在適當?shù)拇呋瘎┳饔孟罗D(zhuǎn)酯化反應(yīng)生成的脂肪酸單酯組成的。生物柴油作為一種可替代、無毒、生物降解性好和可再生性燃料，越來越受到人們的重視。許多研究表明，生物柴油同石化柴油的性質(zhì)非常相似，因此，對柴油機做很小或不做任何改動即可直接使用生物柴油。如今，制備生物柴油的方法有多種，其中堿催化轉(zhuǎn)酯化法在很短的時間內(nèi)即可達到較高的甘油三酸酯轉(zhuǎn)化率。一般來說，轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)受到多種因素的影響，而醇油摩

2、爾比、催化劑用量、反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度是主要的影響因素。因此，本文以菜籽油為原料，采用均相堿催化法，研究了菜籽油在堿性催化劑NaOH的作用下與甲醇經(jīng)酯交換反應(yīng)制備生物柴油的工藝條件，目的是確定堿催化酯交換反應(yīng)的最佳條件，通過轉(zhuǎn)化率的提高初步降低生產(chǎn)成本。首先進行單因素試驗，考察了醇油摩爾比(4:1～8:1)，催化劑用量(0.5％～2％)，反應(yīng)溫度(30℃～60℃)，反應(yīng)時間(30min～150min)工藝參數(shù)對酯交換反應(yīng)的影響。然后采用中

3、心組合設(shè)計方法對堿催化轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)進行優(yōu)化，通過響應(yīng)面法分析確定菜籽油生物柴油最大轉(zhuǎn)化率的工藝條件及因素的交互作用。同時對制備的生物柴油脂肪酸甲酯的成分和含量進行了氣相色譜分析。 (1)在單因素水平實驗范圍內(nèi)，醇油摩爾比6:1，催化劑用量為油重的1％，反應(yīng)溫度為50℃～60℃，反應(yīng)時間為60min時，酯交換反應(yīng)轉(zhuǎn)化率最高可達到96.7％。該生物柴油主要由油酸甲酯，芥子酸甲酯，9,12-十八碳二稀酸甲酯，11-二十碳稀酸甲酯，亞麻酸

4、甲酯等脂肪酸甲酯組成，其中油酸甲酯含量最高，相對質(zhì)量分數(shù)高達50.30％。 (2)響應(yīng)面分析結(jié)果表明，菜籽油堿催化制備生物柴油的最佳工藝條件為：醇油摩爾比6.1:1，催化劑用量0.9％，反應(yīng)時間40min，反應(yīng)溫度57.8℃，得到酯交換轉(zhuǎn)化率為97.43％；醇油摩爾比與催化劑用量、醇油摩爾比與反應(yīng)時間、催化劑用量與反應(yīng)溫度及催化劑用量與反應(yīng)時間相互之間有顯著的交互作用。對最優(yōu)工藝條件下制取的生物柴油進行氣質(zhì)聯(lián)用分析，得出該實驗制

5、取的菜籽油生物柴油主要組成成分為油酸甲酯、芥子酸甲酯、9，12-十八碳二稀酸甲酯、11-二十碳稀酸甲酯、十六烷酸甲酯、亞麻酸甲酯和硬酯酸甲酯。脂肪酸甲酯含量達到99.54％。 甘油是生物柴油生產(chǎn)過程中的主要副產(chǎn)物。生物柴油中甘油含量多少是評價生物柴油質(zhì)量好壞的重要指標之一。通過水洗可以很容易去除粗生物柴油中的游離甘油，但是水洗不僅會產(chǎn)生大量工業(yè)廢水，而且增加產(chǎn)品成本。本文還研究了水洗次數(shù)、水洗溫度、水洗質(zhì)量分數(shù)對粗生物柴油中游離