菜籽油均相堿催化酯交換制備生物柴油的工藝參數研究.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的催化劑作用下轉酯化反應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，其中堿催化轉酯化法在很短的時間內即可達到較高的甘油三酸酯轉化率。一般來說，轉酯化反應受到多種因素的影響，而醇油摩

2、爾比、催化劑用量、反應時間和反應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的作用下與甲醇經酯交換反應制備生物柴油的工藝條件，目的是確定堿催化酯交換反應的最佳條件，通過轉化率的提高初步降低生產成本。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％)，反應溫度(30℃～60℃)，反應時間(30min～150min)工藝參數對酯交換反應的影響。然后采用中

3、心組合設計方法對堿催化轉酯化反應進行優(yōu)化，通過響應面法分析確定菜籽油生物柴油最大轉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，醇油摩爾比6:1，催化劑用量為油重的1％，反應溫度為50℃～60℃，反應時間為60min時，酯交換反應轉化率最高可達到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，相對質量分數高達50.30％。 (2)響應面分析結果表明，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％，反應時間40min，反應溫度57.8℃，得到酯交換轉化率為97.43％；醇油摩爾比與催化劑用量、醇油摩爾比與反應時間、催化劑用量與反應溫度及催化劑用量與反應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聯用分析，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過程中的主要副產物。生物柴油中甘油含量多少是評價生物柴油質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，但是水洗不僅會產生大量工業(yè)廢水，而且增加產品成本。本文還研究了水洗次數、水洗溫度、水洗質量分數對粗生物柴油中游離