地沟油和微藻油低氢耗制备长链烷烃工艺研究

发布时间：2017-11-28 15:21

  本文关键词：地沟油和微藻油低氢耗制备长链烷烃工艺研究

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【摘要】：从可再生的生物质资源出发制备生物燃料,是解决环境问题和能源危机的有效途径。本文针对目前油脂加氢脱氧制备生物航空煤油技术存在的成本高、氢耗大等问题,以廉价的地沟油、高油脂含量的微藻油为原料,开发低氢耗的生物航空煤油制备技术。该工艺过程包含高温液态水中甘油脂(磷脂)水解,不饱和脂肪酸双键加氢,饱和脂肪酸非临氢脱羧三步反应。反应后得到的长链烷烃经异构化、裂解可制得生物航空煤油。具体工作内容分为以下三个部分。以地沟油和微藻油为原料,采用间歇工艺低氢耗制备长链烷烃。第一步高温液态水中油脂的无催化水解反应,优化了油水比、反应温度和反应时间,使油脂可完全水解生成游离脂肪酸。第二步不饱和脂肪酸双键的加氢反应,以亚油酸为模型物质,优化了不饱和脂肪酸的加氢工艺条件。结果表明,商品级的骨架镍催化剂可催化亚油酸转化为硬脂酸。第三步在非临氢条件下,饱和脂肪酸的脱羧反应。以硬脂酸为模型物质,20%Ni/C可催化硬脂酸脱羧生成长链烷烃。基于上述三步反应,分别得到地沟油和微藻油反应后的长链烷烃产品。地沟油产品、微藻油产品的氧含量分别降低至0.018%、1.72%,说明从地沟油和微藻油出发低氢耗制备长链烷烃的间歇工艺具备可行性。为进一步推动该工艺的工业化进程,开展了地沟油和微藻油低氢耗制备长链烷烃的连续工艺研究。对于高温液态水中油脂的无催化水解反应,采用自主设计的近临界水连续反应装置,考察了温度、停留时间对油脂水解的影响。结果表明,随着反应温度和停留时间的增加,地沟油和微藻油水解产率升高,该连续装置适用于地沟油和微藻油连续水解制备游离脂肪酸。对于饱和脂肪酸的脱羧反应,以硬脂酸为模型物质,浸渍法制备得到NiO/Al2O3催化剂,采用自主设计的固定床反应器,考察了反应温度、固定床空速、NiO负载量对硬脂酸催化脱羧的影响。结果表明,硬脂酸在非临氢条件下可连续脱羧制备得到长链烷烃。徼藻油中含有的磷脂尚缺乏水解动力学研究。本文以卵磷脂为模型物质,系统研究了卵磷脂的水解反应动力学及机理。结果表明,初始浓度对卵磷脂水解反应影响不大,随着反应时间的延长和温度的升高,卵磷脂转化率、甘油产率、选择性均随之增加。卵磷脂水解分为两步,第一步水解生成磷脂酸、胆碱,第二步中间产物磷脂酸进一步水解生成脂肪酸、甘油、磷酸。同时,胆碱与磷酸在水相体系中发生酸碱成盐反应。采用一级连串反应动力学方程对实验数据进行拟合,得到卵磷脂水解的表观活化能为68.3 kJ/mol,磷脂酸水解生成甘油的表观活化能为131.4 kJ/mol。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE667

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本文编号：1234428