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菜籽油超临界法制取生物柴油的研究

赵宏庆  
【摘要】: 随着化石能源的日益短缺和人类生存环境的逐渐恶化,“生物柴油”作为化石能源的代替品之一、作为柴油机的代用燃料正受到越来越多的关注。 生物柴油是由动物脂肪或植物油通过酯交换反应得到的脂肪酸甲酯组成。作为一种无毒,可生物降解和可再生的发动机代用燃料,它已经受到越来越多的关注。许多国外的研究表明:生物柴油的性质和普通柴油非常相似。因此生物柴油可以直接使用在柴油机上而不用改变柴油机的结构。 生物柴油一般是由动植物油脂经甲醇酯交换反应得到,通常采用碱、酸或脂肪酶作为催化剂。目前,生物柴油的生产方法主要是采用强碱如KOH、NaOH等催化的酯交换反应,虽然该方法技术比较成熟,但还存在反应会产生皂化而导致分离困难、需水洗且废水较多,处理成本高等缺点。新的超临界酯交换可克服上述方法的缺点,但需要较高的温度和压力。 针对上述存在的问题,利用甲醇既是原料、又可作为超临界溶剂的特点进行超临界甲醇法取生物柴油的思路:应用正交试验的方法进行在超临界甲醇中菜籽油的酯交换反应条件筛选优化试验。研究选用云南菜籽油为原料,考察酯交换反应条件如反应温度、反应压力、反应时间、醇与油的摩尔比对反应收率的影响;反应的主要影响因素对反应酯交换律的影响起到作用程度的大小顺序依次为:反应温度>醇、油摩尔比>反应压力>反应时间;菜籽油酯交换反应的最佳反应条件为:反应温度为280℃,反应压力为13MPa,反应时间为30min,醇、油摩尔比为42∶1;然后通过单因素实验的方法进一步确定各个反应条件对超临界甲醇中菜籽油的酯交换反应的具体影响,并进一步得出在本实验研究范围内,最佳的反应温度为340℃,最佳的反应压力为12MPa,最佳的反应时间为8min,最佳的甲醇与原料油的摩尔比在42∶1的结论;最后根据国标规定的测试方法与GC及GC-MS方法对本实验产品进行了性能测试:产品的物化性能指标达到了S_(500)标准;酯交换产物的主要成分是十六烷酸甲酯(棕榈酸甲酯)、十八碳二烯酸甲酯、十八碳烯酸甲酯、十八烷酸甲酯(硬脂酸甲酯)等。


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