固體酸催化地溝油制備生物柴油研究.pdf

1、生物柴油因其可再生性和環(huán)境友好性日益受到關(guān)注。然而,雖然生物柴油已經(jīng)在很多國家實現(xiàn)商業(yè)化,但是目前國內(nèi)生物柴油的生產(chǎn)成本依然較高,影響國內(nèi)生物柴油發(fā)展的因素主要集中在原料來源復(fù)雜、生產(chǎn)工藝主要以間歇為主、生產(chǎn)規(guī)模較小等方面。本課題選擇山東某生物柴油廠家提供的地溝油作為原料,篩選合適的固體催化劑,并將其運(yùn)用于自制的固定床連續(xù)反應(yīng)器中進(jìn)行研究。
　　首先根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對地溝油原料物性進(jìn)行分析,得到原料油酸值108.819mg/g,游離脂

2、肪酸含量為54.7％,水分及揮發(fā)物的含量為1.19%,表明原料油酸敗的程度很高,不適合應(yīng)用堿催化法制備生物柴油;根據(jù)脂肪酸成分分析,脂肪酸主要以不飽和脂肪酸為主,表明本其適于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生物柴油。在組分分析的基礎(chǔ)上選擇NKC-9陽離子交換樹脂和H-beta分子篩作酸催化劑,并采用正交實驗進(jìn)行了酯化效果對比,結(jié)果表明NKC-9陽離子交換樹脂要比H-beta催化活性高;在最佳反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為80℃,反應(yīng)時間為6h,醇油物質(zhì)的量比為3:1,催

3、化劑用量為15wt%時,NKC-9陽離子交換樹脂催化游離脂肪酸(FFA)轉(zhuǎn)化率達(dá)到67%。將NKC-9陽離子交換樹脂和H-beta分子篩進(jìn)行重復(fù)性實驗,重復(fù)利用5次后,NKC-9陽離子交換樹脂酯化率依然達(dá)到57.4%,催化活性仍然高于H-beta分子篩。進(jìn)一步研究在NKC-9陽離子交換樹脂催化作用下,不同含量FFA對酯化反應(yīng)的影響,結(jié)果表明,隨著脂肪酸含量在油脂中的增加,脂肪酸轉(zhuǎn)化率的總體變化趨勢是逐漸降低,在脂肪酸含量為71.3%時,

4、脂肪酸的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最低點36.2%。
　　基于上述研究結(jié)果,本文利用自制固定床(Ф30×600mm)裝填 NKC-9離子交換樹脂進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)實驗,研究不同流量、不同醇油、不同固定床的床層高度三個因素對酯化反應(yīng)的影響。研究發(fā)現(xiàn)隨著流量增大,脂肪酸的轉(zhuǎn)化率呈現(xiàn)下降趨勢,而且在低流量時,流量對脂肪酸轉(zhuǎn)化率影響明顯,隨著流量的增大,流量對反應(yīng)的影響減小。對相同流量下,不同床層高度和醇油比的影響發(fā)現(xiàn),隨床層高度和醇油比的增加,脂肪酸的轉(zhuǎn)化率