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)單的酯基轉移反應，只需油、醇和催化劑，醇類(lèi)現多選用甲醇，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］。轉酯化工藝基于堿催化或酸催化，堿催化轉酯化優(yōu)于酸催化，過(guò)程轉化率高，在常壓和低溫下進(jìn)行，可直接轉化，無(wú)中間步驟［２］。但是傳統堿性催化劑ＮａＯＨ或ＫＯＨ等有其缺點(diǎn)，ＮａＯＨ是一種強堿，與產(chǎn)物進(jìn)行皂化反應，導致產(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，但它只會(huì )解離為ＣＨ３Ｏ＋和Ｎａ＋而不生成水［４］，生成肥皂要遠少于ＮａＯＨ，產(chǎn)生的甘油也易分離，故此，本試驗采用甲醇鈉為催化劑，研究了酯交換過(guò)程中的影響因素，并設計正交試驗優(yōu)化了反應條件。
?。辈牧吓c方法
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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
?。保?.1原料性質(zhì)分析對原料油脂進(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，了解油脂在儲存、加工中的品質(zhì)變化。
?。保?.2單因素試驗分別測定了不同催化劑使用、油醇摩爾比、催化劑用量、反應時(shí)間和反應溫度對生物柴油產(chǎn)率的影響。原料轉化率的計算采用皂化－高碘酸氧化法測定產(chǎn)物中甘油含量［５］。
?。保?.3正交試驗為了探求轉酯化反應的最佳條件，試驗根據單因素試驗所得到的較好結果設計了四因素三水平的正交試驗Ｌ９（３４），以轉化率為考察目標，對酯化反應的條件進(jìn)行優(yōu)化設計。因素與水平見(jiàn)表１。按照正交試驗優(yōu)化得到的最優(yōu)試驗方案進(jìn)行放大試驗，測定產(chǎn)物性質(zhì)指標。
?。步Y果與分析
?。玻痹闲再|(zhì)測定結果
經(jīng)測定，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)對轉酯化過(guò)程中轉化率的影響
不同的催化劑催化轉酯化合成生物柴油的產(chǎn)率不同，試驗采用３種不同的催化劑來(lái)催化酯交換反應，在其他條件相同的前提下，即油醇摩爾比為１∶６，反應時(shí)間為１ｈ，反應溫度為６０℃，催化劑重量為原料油重量的１．０％，在這樣的條件下進(jìn)行對比反應，反應結束以后，以轉化率為考察指標，繪制效應曲線(xiàn)（圖１）。結果發(fā)現，就催化效率來(lái)講，甲醇鈉﹥ＫＯＨ﹥ＮａＯＨ。
?。玻秤痛寄柋葘D酯化過(guò)程中轉化率的影響
原料油和醇的摩爾比是影響酯交換反應的最重要因素之一。由酯交換反應的化學(xué)機理知道，在實(shí)際中，為了使酯交換反應進(jìn)行的比較完全，反應油醇摩爾比該高于其理論摩爾比（１∶３）。試驗選擇了５組不同油醇摩爾比，分別是１∶４、１∶５、１∶６、１∶７、１∶８。每組的其他反應條件相同，即１．０％的甲醇鈉，溫度為６０℃，反應時(shí)間為１ｈ。油醇摩爾比對酯交換反應的影響如圖２。從圖2可以看出，油醇摩爾比為１∶６時(shí)的生物柴油轉化率明顯高于其他幾組的轉化率，甲醇比例上升，生物柴油轉化率卻趨于下降，可能是由于過(guò)多的甲醇用量使反應物中油的濃度下降，導致總的醇解反應速率下降。
?。玻醇状尖c用量對轉酯化過(guò)程中轉化率的影響
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％，每組的其他反應條件相同，即反應時(shí)間為１ｈ，溫度為６０℃，油醇摩爾比為１∶６，酯轉化率和催化劑使用量的關(guān)系如圖３所示。
酯轉化率在開(kāi)始的時(shí)候升高，當催化劑量超過(guò)１．０％時(shí)，酯轉化率隨催化劑使用量的升高反而降低。這是因為本試驗使用的催化劑是甲醇鈉，是一種強堿，在催化劑濃度過(guò)高時(shí)，會(huì )導致副反應的發(fā)生，即甲醇鈉與反應物或產(chǎn)物進(jìn)行皂化，導致轉化率的下降。同時(shí)，大量的親核試劑ＯＨ－存在，會(huì )導致較弱親核試劑負電荷離子醇ＲＣＨ３Ｏ－進(jìn)攻羰基碳原子困難，也會(huì )導致反應轉化率的下降。 中國油脂網(wǎng)中國油脂油脂網(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)家大宗油特種油調和油調味油大豆油玉米油菜籽油葵花油植物油
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葵花油制備生物柴油的反應條件研究
來(lái)源：環(huán)球糧機網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2015-04-28 22:24:14
