本文選題：生物柴油 + 酯交換�。� 參考：《山東大學》2015年碩士論文

【摘要】：酯交換是現(xiàn)有生物柴油生產(chǎn)的主要技術,其中催化劑的作用至關重要。鈉、鈣等均相催化劑的活性強,但存在不易與產(chǎn)物分離、不能重復利用、產(chǎn)物后續(xù)凈化產(chǎn)生大量廢水等問題,已逐漸被異相催化劑取代。CaO是典型的異相堿催化劑,但活性較差,而改性、負載等方法在提高CaO催化性能的同時,也增加了催化劑的制備成本,削弱了其經(jīng)濟性,因此,急需拓寬鈣基固體堿的選擇范疇,尋求廉價、高效的新型鈣基催化劑。白云石是主要成分為CaMg(CO3)2的復合型碳酸鹽礦物,經(jīng)高溫煅燒可以分解為CaO和MgO,具有作為酯交換催化劑的潛質(zhì),發(fā)展前景較好。論文主要針對生物柴油研究中存在的問題,如基礎熱力學數(shù)據(jù)不完善、氧化鈣催化酯交換性能較弱以及生物柴油應用過程中熱解機理不明確等,進行了如下工作：1、以三油酸甘油酯TO和三棕櫚酸甘油酯TP為對象,采用基團貢獻法和趙氏經(jīng)驗公式,計算了這兩種甘油三酸酯TGs的三步連續(xù)酯交換的基礎熱力學數(shù)據(jù)。在TGs轉(zhuǎn)化為甘油二酸酯(DGs)的R1、DGs轉(zhuǎn)化為甘油單酸酯(MGs)的R2以及MGs轉(zhuǎn)化為甘油的R3的過程中,TO和TP的焓變AH與熵變AS隨溫度的變化規(guī)律相似,R1、R2、R3的熵變"縎小于零,均為熵減過程,其中R3進行的難度較大。同時,TO和TP各步反應的Gibbs自由能變"縂隨著溫度的升高不斷增大,平衡常數(shù)K減小,表明可逆反應能夠發(fā)生,但難度漸增,且升溫不利于反應的自發(fā)進行。2、通過高溫煅燒活化法制備了基于白云石的鈣基固體堿催化劑,優(yōu)化了白云石催化酯交換的工況參數(shù),并結(jié)合表征手段,揭示了白云石催化酯交換的作用機理。用于白云石催化酯交換的原料油—花生油的成分以不飽和脂肪酸為主,且酸值為0.44 mg KOH/g,可直接用于堿催化酯交換反應,同時其皂化值和平均相對分子質(zhì)量分別為190.39 mgKOH/g和884.44 g/mol。結(jié)合TG和XRD表征結(jié)果,白云石的煅燒溫度應為750℃以上。在催化劑用量4%、醇油摩爾比12、酯交換時間2 h,反應溫度64℃的工況下,經(jīng)800℃(D-800)和750℃(D-750)煅燒的白云石催化酯交換反應的甘油收率分別可以達到95.17%和96.15%。并且基于白云石的鈣基固體堿催化劑能夠表現(xiàn)出良好的重復使用性能,D-800在重復使用第8次時,仍能提供92.11%的酯交換效率。同時,所生產(chǎn)的生物柴油的理化指標滿足ASTM D6751要求。3、利用熱重-傅里葉變換紅外光譜(TG-FTIR)研究了生物柴油的熱解特性,同時,通過非預置模型法的Vyazovkin算法、OFW算法和Avrami理論計算了生物柴油熱解的活化能E和反應級數(shù)n等動力學參數(shù),并對氣體產(chǎn)物的釋放特性進行了探究。生物柴油在554-773 K區(qū)間存在失重率約為87.59%的失重階段,伴隨的熱解氣體產(chǎn)物主要包括CO2、H2O、CH4和其他有機化合物,其中主要氣相產(chǎn)物析出規(guī)律一致,但濃度存在差異。隨著升溫速率的提高,生物柴油的熱解向高溫區(qū)移動。同時,生物柴油的熱解呈現(xiàn)多段特性,在不同轉(zhuǎn)化率區(qū)間,動力學參數(shù)變化較大,但兩種算法計算結(jié)果差別很小,進一步驗證了算法的可靠性。
[Abstract]:In this paper , the basic thermodynamic data of three - step continuous ester exchange of these two kinds of triglycerides , such as sodium , calcium and so on , has been studied . Based on the results of TG and XRD , the results show that the decomposition characteristics of the biodiesel can be 95.17 % and 96.15 % respectively . At the same time , the chemical index of the biodiesel oil can reach 95.17 % and 96.15 % .
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE667

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本文編號：1967336