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艾蒿油制备生物柴油的研究

孙涛  
【摘要】: 艾蒿是一种广泛生长于北方地区的非粮野生作物,其种子富含油脂,本文提出将艾蒿种子压榨成油,选用合适的工艺流程将其制备成生物柴油,既合理而有效的利用了野生植物资源,又为解决我国的能源危机提供了新的解决思路。 利用气质联用技术检测了艾蒿油的组成成分和含量,从而可以从定性和定量两个角度更深入的认识实验对象,确定出艾蒿油的组成和含量后,对艾蒿油的酸值、碘值等理化性质进行了研究和检测,得到了艾蒿油的一些主要理化指标,为下一步制备生物柴油提供参考。 通过对比几种制备生物柴油的方法,考虑到经济成本和实现工业化的可行性,本文确定了化学法制备生物柴油的工艺路线,参考艾蒿油的理化性质,分预酯化过程和酯交换反应两步制备生物柴油。对于预酯化过程,选用响应面法设计实验并对工艺参数进行优化,提出了以艾蒿油酸值作为目标函数的二次项数学模型,对回归方程进行统计学分析,分析讨论影响预酯化过程酸值的显著因素,并确定出最佳工艺参数,即在反应温度67.8℃,浓硫酸加入量为艾蒿油油重的1.2%,反应时间为1小时,在此条件下,酸值最小,为0.42 KOH mg/g;对酯交换反应采用正交试验进行优化,以生物柴油中脂肪酸甲酯的含量为目标函数,温度、催化剂KOH用量、反应时间为考察因素,最终达到优化工艺过程的目的,最终得出最佳工艺条件:反应温度是70℃,KOH加入量为0.5%,反应时间为0.5小时,在此条件下生物柴油中脂肪酸甲酯的百分含量最高。 由于生物柴油的汽液平衡数据对于其制备过程的后续工艺中生物柴油和其它组分的分离具有重要作用,为充实生物柴油基础数据,本文选取生物柴油主要的两种组分棕榈酸甲酯和硬脂酸甲酯作为研究对象,用循环法测定了两者减压条件下(10KPa)的二元物系的汽液平衡数据,并用Matlab语言编制了UNIFAC模型、NRTL模型、Wilson模型的计算机程序,将运行出的模型结果与实验数据比较,发现UNIFAC模型、NRTL模型均可较好的模拟棕榈酸甲酯和硬脂酸甲酯二元物系减压条件(10KPa)下的汽液平衡数据,模型结果与实验数据的相对百分误差都在5%以下。最后,用UNIFAC模型模拟推算了其他压强条件下的汽液平衡数据,为进一步研究提供了指导。


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