公告信息：
生物柴油是以含油植物、動(dòng)物油脂以及廢食用油為原料制成的可再生清潔能源。生物柴油合成采用比較簡(jiǎn)單的酯基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，只需油、醇和催化劑，醇類(lèi)現(xiàn)多選用甲醇，可使植物油與醇類(lèi)生成酯類(lèi)并聯(lián)產(chǎn)丙三醇（甘油）［１］。轉(zhuǎn)酯化工藝基于堿催化或酸催化，堿催化轉(zhuǎn)酯化優(yōu)于酸催化，過(guò)程轉(zhuǎn)化率高，在常壓和低溫下進(jìn)行，可直接轉(zhuǎn)化，無(wú)中間步驟［２］。但是傳統(tǒng)堿性催化劑ＮａＯＨ或ＫＯＨ等有其缺點(diǎn)，ＮａＯＨ是一種強(qiáng)堿，與產(chǎn)物進(jìn)行皂化反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)率的下降，還不易分離產(chǎn)物中堿性催化劑［３］。而甲醇鈉雖然也發(fā)生皂化反應(yīng)，但它只會(huì)解離為ＣＨ３Ｏ＋和Ｎａ＋而不生成水［４］，生成肥皂要遠(yuǎn)少于ＮａＯＨ，產(chǎn)生的甘油也易分離，故此，本試驗(yàn)采用甲醇鈉為催化劑，研究了酯交換過(guò)程中的影響因素，并設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)優(yōu)化了反應(yīng)條件。
?。辈牧吓c方法
１．１材料
葵花油、甲醇、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、甲醇鈉、乙醚、石油醚、丙酮等。ＨＤＭ－５００型恒溫電熱套，ＨＺＳ－Ｈ水浴振蕩器，ＪＪ－１精密定時(shí)電動(dòng)攪拌器，電子天平，梨形分液漏斗（２５０ｍＬ），三口燒瓶，冷凝管，錐形瓶，接口瓶等。
1.2方法
１．2.1原料性質(zhì)分析對(duì)原料油脂進(jìn)行了性質(zhì)分析，主要分析了市售散裝葵花油的酸值、皂化值、水分含量、過(guò)氧化值、磷脂含量、黏度和密度等，了解油脂在儲(chǔ)存、加工中的品質(zhì)變化。
?。保?.2單因素試驗(yàn)分別測(cè)定了不同催化劑使用、油醇摩爾比、催化劑用量、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度對(duì)生物柴油產(chǎn)率的影響。原料轉(zhuǎn)化率的計(jì)算采用皂化－高碘酸氧化法測(cè)定產(chǎn)物中甘油含量［５］。
?。保?.3正交試驗(yàn)為了探求轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)的最佳條件，試驗(yàn)根據(jù)單因素試驗(yàn)所得到的較好結(jié)果設(shè)計(jì)了四因素三水平的正交試驗(yàn)Ｌ９（３４），以轉(zhuǎn)化率為考察目標(biāo)，對(duì)酯化反應(yīng)的條件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。因素與水平見(jiàn)表１。按照正交試驗(yàn)優(yōu)化得到的最優(yōu)試驗(yàn)方案進(jìn)行放大試驗(yàn)，測(cè)定產(chǎn)物性質(zhì)指標(biāo)。
?。步Y(jié)果與分析
２．１原料性質(zhì)測(cè)定結(jié)果
經(jīng)測(cè)定，葵花油的酸值為０．０６７ｍｇ（ＫＯＨ）／ｇ、皂化值為１９７．２７ｍｇ（ＫＯＨ）／ｇ、水分含量為０．０３％、過(guò)氧化值為８．６８ｍｍｏｌ／ｋｇ、磷脂含量為０．０６４％、黏度為７０ｍｍ２／ｓ、密度為９２０ｋｇ／ｍ３（２０℃）。
?。玻泊呋瘎┓N類(lèi)對(duì)轉(zhuǎn)酯化過(guò)程中轉(zhuǎn)化率的影響
不同的催化劑催化轉(zhuǎn)酯化合成生物柴油的產(chǎn)率不同，試驗(yàn)采用３種不同的催化劑來(lái)催化酯交換反應(yīng)，在其他條件相同的前提下，即油醇摩爾比為１∶６，反應(yīng)時(shí)間為１ｈ，反應(yīng)溫度為６０℃，催化劑重量為原料油重量的１．０％，在這樣的條件下進(jìn)行對(duì)比反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束以后，以轉(zhuǎn)化率為考察指標(biāo)，繪制效應(yīng)曲線（圖１）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，就催化效率來(lái)講，甲醇鈉﹥ＫＯＨ﹥ＮａＯＨ。
?。玻秤痛寄柋葘?duì)轉(zhuǎn)酯化過(guò)程中轉(zhuǎn)化率的影響
原料油和醇的摩爾比是影響酯交換反應(yīng)的最重要因素之一。由酯交換反應(yīng)的化學(xué)機(jī)理知道，在實(shí)際中，為了使酯交換反應(yīng)進(jìn)行的比較完全，反應(yīng)油醇摩爾比該高于其理論摩爾比（１∶３）。試驗(yàn)選擇了５組不同油醇摩爾比，分別是１∶４、１∶５、１∶６、１∶７、１∶８。每組的其他反應(yīng)條件相同，即１．０％的甲醇鈉，溫度為６０℃，反應(yīng)時(shí)間為１ｈ。油醇摩爾比對(duì)酯交換反應(yīng)的影響如圖２。從圖2可以看出，油醇摩爾比為１∶６時(shí)的生物柴油轉(zhuǎn)化率明顯高于其他幾組的轉(zhuǎn)化率，甲醇比例上升，生物柴油轉(zhuǎn)化率卻趨于下降，可能是由于過(guò)多的甲醇用量使反應(yīng)物中油的濃度下降，導(dǎo)致總的醇解反應(yīng)速率下降。
?。玻醇状尖c用量對(duì)轉(zhuǎn)酯化過(guò)程中轉(zhuǎn)化率的影響
選擇５組不同的催化劑量，即催化劑甲醇鈉的量分別為原料油重量的０．２％、０．６％、１．０％、１．４％、１．８％，每組的其他反應(yīng)條件相同，即反應(yīng)時(shí)間為１ｈ，溫度為６０℃，油醇摩爾比為１∶６，酯轉(zhuǎn)化率和催化劑使用量的關(guān)系如圖３所示。
酯轉(zhuǎn)化率在開(kāi)始的時(shí)候升高，當(dāng)催化劑量超過(guò)１．０％時(shí)，酯轉(zhuǎn)化率隨催化劑使用量的升高反而降低。這是因?yàn)楸驹囼?yàn)使用的催化劑是甲醇鈉，是一種強(qiáng)堿，在催化劑濃度過(guò)高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致副反應(yīng)的發(fā)生，即甲醇鈉與反應(yīng)物或產(chǎn)物進(jìn)行皂化，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率的下降。同時(shí)，大量的親核試劑ＯＨ－存在，會(huì)導(dǎo)致較弱親核試劑負(fù)電荷離子醇ＲＣＨ３Ｏ－進(jìn)攻羰基碳原子困難，也會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的下降。 中國(guó)油脂網(wǎng)中國(guó)油脂油脂網(wǎng)油脂油油脂粒油脂球食用油油脂原料油脂設(shè)備油脂工程油脂水解油脂化工工業(yè)油脂油脂健康食用油健康油脂招聘油脂求職油脂人才油脂專(zhuān)家大宗油特種油調(diào)和油調(diào)味油大豆油玉米油菜籽油葵花油植物油
機(jī)械大類(lèi)
機(jī)械小類(lèi)
當(dāng)前位置:
葵花油制備生物柴油的反應(yīng)條件研究
來(lái)源：環(huán)球糧機(jī)網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2015-04-28 22:24:14
