餐饮废油酸催化一步法制备生物柴油研究

发布时间：2020-06-06 02:27

【摘要】：生物柴油是一种环境友好、能直接应用于现有柴油机的可再生的生物质燃料,是化石燃料的理想替代品。制备生物柴油的原料是各种动植物油脂,我国食用油脂很大一部分需要进口,不可能用可食用的动植物油来生产生物柴油。但餐饮废油(Waste cooking oil,WCO)产量很大,将其转化为生物柴油不仅能化废为宝,并且能降低其重上餐桌的风险。因此,以廉价的WCO为原料经甲酯化制备生物柴油具有重要的实用价值。但是餐饮废油来源复杂、成分多样,特别是含有较多的游离脂肪酸和水分。这种原料制生物柴油,用碱催化一步法会发生严重的皂化反应影响生物柴油的生成,用酸催化一步法反应速度太慢、反应时间太长,而用酸碱两步法工艺路线长,成本高。所以用传统的技术处理WCO不能获得满意的效果,需要研究适用于以WCO和甲醇为原料制生物柴油的经济可行的新工艺。本文研究了以浓硫酸和对甲苯磺酸(PTSA)为催化剂,将餐饮废油一步法转化为生物柴油的工艺,考查了各种因素的影响。根据物理化学原理,温度每升高10℃,反应速度增加2~4倍,所以升高温度是提高反应速度的可行途径。为了使制生物柴油反应能在高于甲醇正常沸点的温度下进行,必须使反应在高于常压的条件下进行。用密闭的水热合成釜,实现了以硫酸、对甲苯磺酸等做催化剂,在一个反应器中将廉价的餐饮废油直接快速转化为生物柴油的目标。重点考察了反应温度、反应时间、催化剂用量和醇油比等因素对酯化和酯交换反应的影响。结果表明,升高温度能显著提高酸催化制生物柴油的反应速度、缩短反应时间、强化反应过程、简化工艺流程,且适用于各种含酸的废弃原料。以H2SO4为催化剂,该方法适宜的反应条件是:H2SO4用量2.0 wt%左右,醇油摩尔比8:1、反应温度120℃、反应120 min,反应压力0.65 MPa,当原料WCO的酸值为23.04 mg KOH/g时,生物柴油收率最高达到89.8%。该反应表现为二级反应,表观活化能49.67 k J/mol。以PTSA为催化剂,WCO与甲醇反应制生物柴油反应过程为二级反应,活化能Ea=52.83 k J/mol;适宜的反应条件是:催化剂用量3.0 wt%左右,醇油摩尔比10:1、反应温度140℃,反应120 min,生物柴油收率最高达到89.2%。该一步法制生物柴油技术对不同来源的WCO、棕仁油脱臭馏出物(KFAD),大豆油脱臭馏出物(SODD)等不同高酸值的低品位原料油均具有良好的适应性。该方法对原料要求低,适应性强,就能处理不同性质的低品位油料,这对于加工以餐饮废油为代表的来源广泛、性质多变的各类低值原料尤为重要。
【图文】：

色谱图,色谱图,红外吸收谱,棕榈油酸

保留时间/min图 2-1 WCO 色谱图表 2-4 WCO 中脂肪酸组成名称棕榈酸棕榈油酸硬脂酸油酸亚油酸亚麻酸常用缩写 C16:0 C16:1 C18:0 C18:1 C18:2 C18:3响应时间（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图 2-2 是 WCO 的红外吸收谱图，图 2-3 是豆油的红外吸收谱图。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
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X799.3;TE667

【参考文献】