酸法催化生产生物柴油过程的几个关键问题研究
[Abstract]:In the production of biodiesel, a variety of bio-oil resources belong to the situation of high acid value. Liquid sulfuric acid directly catalyzes oil with high acid value is one of the traditional effective ways to produce biodiesel, but there is a problem that acid catalyst is difficult to be recycled. Glycerol is obtained by neutralizing the treated water oil phase with ripe lime in production. The whole process not only consumes acid, but also produces low-value by-product gypsum. In this paper, a new method for separating methanol, glycerol and sulfuric acid from glycerol phase was proposed, and the dehydration concentration and recovery of catalyst sulphuric acid and by-product glycerol were carried out respectively. Based on the preparation of biodiesel by acid-catalyzed oil with high acid value, the excess methanol in the product was recovered by distillation, and then the separation of methyl ester phase and glycerin phase was promoted by two-liquid phase extraction with n-hexane and water. The obtained water phase separated sulfuric acid and glycerol by acid retardation. At last, the two eluents containing acid and glycerol obtained by block separation were deeply dewatered and concentrated by multi-effect membrane distillation, and the recovery and utilization of catalyst sulfuric acid and glycerol were realized. The results show that the acid barrier separation process based on strong basic anion exchange resin can effectively separate the mixed aqueous solution of glycerol and sulfuric acid extracted by double liquid phase extraction. Under the optimized conditions, the separation of glycerol and sulfuric acid can reach 1.53, the yield of glycerol is 96.2%, and the yield of sulfuric acid is 95.3%. The service life of acid-blocking resin is 100 cycles, which is suitable for long-term use. In this paper, a theoretical model of heat and mass transfer for the concentration of nonvolatile solute aqueous solution under the influence of temperature difference polarization and concentration polarization is established. It is also used to explain the variation of performance in the process of deep concentration of non-volatile solute glycerol solution by multi-effect membrane distillation. The theoretical model established can well describe the experimental data obtained from the concentration of glycerol aqueous solution by multi-effect membrane distillation. For glycerol solution with concentration of 10 g / L, the concentration of glycerol solution can be concentrated to 400 g / L after deep dehydration by multi-effect membrane distillation, and the rejection rate can be kept above 99.9% all the time. The maximum membrane flux and water production ratio in the concentration process are 5.7L/m2h and 16.2, respectively. Even when glycerol solution is concentrated to 400g / L, the water production ratio remains at 4.6, which is equivalent to the energy saving effect of the traditional six-effect evaporator. When glycerol solution was concentrated to nearly 300 g / L, both membrane flux and water production ratio decreased sharply. With the increase of glycerol concentration, the increase of viscosity of aqueous solution and the decrease of steam partial pressure are the important reasons leading to the decrease of membrane flux and the ratio of water to water. 2k full factor design analysis shows that the viscosity of aqueous solution increases and the partial pressure of water vapor decreases. The inlet temperature of hot material is the most significant factor affecting the membrane flux and the ratio of water to water. Using 150 g / L glycerol solution as the feed solution, the performance of the multi-effect membrane distillation process with continuous operation for 60 days was stable. For the sulfuric acid solution with 5 wt% concentration, the solution can be concentrated to 40 wt% sulfuric acid solution after deep dehydration by multi-effect membrane distillation, and the conductivity of the osmotic solution is 100 渭 s / cm.. The concentrated glycerin can be further sold by high temperature or vacuum distillation, and the concentrated sulfuric acid can be further concentrated to more than 90% by high temperature or vacuum distillation as catalyst. The above results show that liquid acid catalyzes the preparation of biodiesel, dual liquid phase extraction promotes the separation of methyl ester phase and glycerol phase, acid block separation of glycerol and sulfuric acid solution, and polyeffect membrane distillation depth concentration of glycerol solution and sulfuric acid solution. This series of process coupling can effectively improve the economic and environmental benefits of biodiesel production.
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TE667
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,本文编号:2430363
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