【摘要】：生物柴油是一種環(huán)境友好、能直接應(yīng)用于現(xiàn)有柴油機(jī)的可再生的生物質(zhì)燃料,是化石燃料的理想替代品。制備生物柴油的原料是各種動(dòng)植物油脂,我國(guó)食用油脂很大一部分需要進(jìn)口,不可能用可食用的動(dòng)植物油來(lái)生產(chǎn)生物柴油。但餐飲廢油(Waste cooking oil,WCO)產(chǎn)量很大,將其轉(zhuǎn)化為生物柴油不僅能化廢為寶,并且能降低其重上餐桌的風(fēng)險(xiǎn)。因此,以廉價(jià)的WCO為原料經(jīng)甲酯化制備生物柴油具有重要的實(shí)用價(jià)值。但是餐飲廢油來(lái)源復(fù)雜、成分多樣,特別是含有較多的游離脂肪酸和水分。這種原料制生物柴油,用堿催化一步法會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的皂化反應(yīng)影響生物柴油的生成,用酸催化一步法反應(yīng)速度太慢、反應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng),而用酸堿兩步法工藝路線長(zhǎng),成本高。所以用傳統(tǒng)的技術(shù)處理WCO不能獲得滿(mǎn)意的效果,需要研究適用于以WCO和甲醇為原料制生物柴油的經(jīng)濟(jì)可行的新工藝。本文研究了以濃硫酸和對(duì)甲苯磺酸(PTSA)為催化劑,將餐飲廢油一步法轉(zhuǎn)化為生物柴油的工藝,考查了各種因素的影響。根據(jù)物理化學(xué)原理,溫度每升高10℃,反應(yīng)速度增加2~4倍,所以升高溫度是提高反應(yīng)速度的可行途徑。為了使制生物柴油反應(yīng)能在高于甲醇正常沸點(diǎn)的溫度下進(jìn)行,必須使反應(yīng)在高于常壓的條件下進(jìn)行。用密閉的水熱合成釜,實(shí)現(xiàn)了以硫酸、對(duì)甲苯磺酸等做催化劑,在一個(gè)反應(yīng)器中將廉價(jià)的餐飲廢油直接快速轉(zhuǎn)化為生物柴油的目標(biāo)。重點(diǎn)考察了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、催化劑用量和醇油比等因素對(duì)酯化和酯交換反應(yīng)的影響。結(jié)果表明,升高溫度能顯著提高酸催化制生物柴油的反應(yīng)速度、縮短反應(yīng)時(shí)間、強(qiáng)化反應(yīng)過(guò)程、簡(jiǎn)化工藝流程,且適用于各種含酸的廢棄原料。以H2SO4為催化劑,該方法適宜的反應(yīng)條件是:H2SO4用量2.0 wt%左右,醇油摩爾比8:1、反應(yīng)溫度120℃、反應(yīng)120 min,反應(yīng)壓力0.65 MPa,當(dāng)原料WCO的酸值為23.04 mg KOH/g時(shí),生物柴油收率最高達(dá)到89.8%。該反應(yīng)表現(xiàn)為二級(jí)反應(yīng),表觀活化能49.67 k J/mol。以PTSA為催化劑,WCO與甲醇反應(yīng)制生物柴油反應(yīng)過(guò)程為二級(jí)反應(yīng),活化能Ea=52.83 k J/mol;適宜的反應(yīng)條件是:催化劑用量3.0 wt%左右,醇油摩爾比10:1、反應(yīng)溫度140℃,反應(yīng)120 min,生物柴油收率最高達(dá)到89.2%。該一步法制生物柴油技術(shù)對(duì)不同來(lái)源的WCO、棕仁油脫臭餾出物(KFAD),大豆油脫臭餾出物(SODD)等不同高酸值的低品位原料油均具有良好的適應(yīng)性。該方法對(duì)原料要求低,適應(yīng)性強(qiáng),就能處理不同性質(zhì)的低品位油料,這對(duì)于加工以餐飲廢油為代表的來(lái)源廣泛、性質(zhì)多變的各類(lèi)低值原料尤為重要。
【圖文】：

保留時(shí)間/min圖 2-1 WCO 色譜圖表 2-4 WCO 中脂肪酸組成名稱(chēng) 棕櫚酸 棕櫚油酸 硬脂酸 油酸 亞油酸 亞麻酸常用縮寫(xiě) C16:0 C16:1 C18:0 C18:1 C18:2 C18:3響應(yīng)時(shí)間（min）9.88 10.26 13.13 13.46 14.22 15.19含量(wt%) 14.6 1.8 3.8 23.2 51.5 5.1圖 2-2 是 WCO 的紅外吸收譜圖，圖 2-3 是豆油的紅外吸收譜圖。45505560657076.33786.113742.393458.003098.302991.552703.442678.302426.732353.032347.112318.772220.482040.811890.951671.341657.491654.761651.941518.911424.941417.791407.531332.021317.911311.55927.97916.24881.07870.31802.09722.13627.16588.87502.83
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：X799.3;TE667

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2699003