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單的酯基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，只需油、醇和催化劑，醇類現(xiàn)多選用甲醇，可使植物油與醇類生成酯類并聯(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，過程轉(zhuǎn)化率高，在常壓和低溫下進(jìn)行，可直接轉(zhuǎn)化，無中間步驟［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。
１材料與方法
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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
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］。
１．2.3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
?。玻痹闲再|(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℃）。
２．２催化劑種類對(duì)轉(zhuǎn)酯化過程中轉(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)，就催化效率來講，甲醇鈉﹥ＫＯＨ﹥ＮａＯＨ。
?。玻秤痛寄柋葘?duì)轉(zhuǎn)酯化過程中轉(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。
２．４甲醇鈉用量對(duì)轉(zhuǎn)酯化過程中轉(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)化率在開始的時(shí)候升高，當(dāng)催化劑量超過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(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
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葵花油制備生物柴油的反應(yīng)條件研究
來源：環(huán)球糧機(jī)網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2015-04-28 22:24:14
