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《郑州大学》 2010年
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气升式反应器两步法生产生物柴油实验研究

王红娜  
【摘要】: 随着石油资源的日益减少和人们环保意识的提高,世界各国加快了柴油替代燃料的开发步伐。生物柴油作为可再生、环保的生物质燃料,备受各国关注成为近年来研究的重点。目前生物柴油的主要问题是成本过高,据统计,生物柴油制备成本的75%-80%是原料成本,因此采用廉价原料是生物柴油实用化的关键。本文以酸化油为原料,用自行设计的气升式反应装置,旨在得到低成本生产生物柴油的工艺条件及设备,为工业生产提供理论参考。 以酸化油、甲醇为原料,对甲苯磺酸为气相预酯化反应的催化剂,通过单因素实验及正交试验研究了甲醇通入量、催化剂用量、反应时间、反应温度等因素对酸化油预酯化降酸值的影响。实验结果表明,在实验范围内各影响因素对酸化油预酯化反应的作用依次为:反应温度甲醇通入量催化剂用量反应时间。预酯化反应的最佳工艺条件为:反应温度115℃,反应时间2h,催化剂用量2%,甲醇通入量180 ml/h。在此最优条件下进行预酯化反应后,酸化油的酸值降为2.5mgKOH/g以下,可以进行下一步碱催化的酯交换反应而不用担心皂化问题。预酯化后的酸化油在氢氧化钠催化作用下,进一步与甲醇进行酯交换反应制备生物柴油,采用正交实验设计方法对酯交换反应的工艺条件进行优化,得到最佳工艺条件为:反应温度70℃,反应时间2 h,催化剂用量0.3%,甲醇通入量90ml/h,酯交换反应的产率为88.2%,并测得所制备生物柴油的质量指标完全符合GB/T20828-2007。 在实验室小实验的基础上,并考虑生产的经济性确定气升式反应器的实验操作参数,改变甲醇通入量实验气升式反应器的实验效果。气升式反应器的最佳工艺操作参数为,预酯化反应:反应温度115℃,反应时间2 h,催化剂用量1%,甲醇通入量6.5L/h;酯交换反应:反应温度70℃,反应时间1 h,催化剂用量0.3%,甲醇通入量6.5L/h。酯交换反应生物柴油的产率为88.2%,并测得所制备生物柴油的质量指标完全符合GB/T20828-2007。与机械搅拌反应装置相比,气升式反应装置生产生物柴油可以有效降低生物柴油生产成本。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TE667

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