炭基固体酸催化花椒籽油制备生物柴油的研究

发布时间：2020-05-29 14:44

【摘要】：生物柴油作为绿色可再生能源,具有生物可降解、燃烧污染物少等特点,作为石化柴油的替代品而备受世界各国关注。但是生产原料制约着其发展,尤其我国的国情不允许使用食用油作为原料,于是寻求一种价格低廉、可用于工业化生产的非食用油或草(木)本油料极其重要。花椒籽是花椒的副产物,含油量为27～31%,来源广泛,但应用很少。因而以花椒籽油为原料制备生物柴油,既增加了花椒籽的利用率,又可缓解石化燃料短缺的危机。由于花椒籽油的酸值较高,需要进行预酯化降酸处理。常用于酯化反应的酸性均相催化剂,存在着腐蚀设备、不能重复使用等问题。因此,设计价格低廉、活性好、可以重复使用的多相催化剂成为目前研究的热点。本论文以甘油为碳源,通过炭化-磺化法制备了炭基固体酸催化剂,并将其应用于催化花椒籽油和甲醇的酯化反应。通过单因素实验考察了醇油摩尔比、催化剂用量、反应温度、反应时间等因素对酯化反应的影响,并采用正交试验确定最佳工艺条件。结果表明：该催化剂具有良好的催化活性,在醇油摩尔比40：1,催化剂用量为油重的10.0%,反应温度75℃,反应时间3.5 h的条件下,油的酸值由73.75 mgKOH/g降为1.63 mgKOH/g,满足下一步酯交换反应的条件。在此基础上以花椒籽油为碳源制备了炭基固体酸催化剂,并将其用于催化花椒籽油的酯化反应。通过单因素实验考察了醇油摩尔比、催化剂用量、反应温度、反应时间等因素对酯化反应的影响,并由正交试验确定酯化反应的最佳工艺条件。结果表明：该催化剂具有较高的活性,在醇油摩尔比30：1,催化剂用量为油重的12.0%,反应温度60℃,反应时间4.5 h的条件下,花椒籽油的酸值降到1.76 mgKOH/g,满足后期酯交换反应条件。以炭化花椒籽油制备的炭基固体酸为催化剂,研究了一步法同时酯化和酯交换反应制备生物柴油。通过单因素实验对醇油摩尔比、催化剂用量、反应温度、反应时间等因素进行考察,并由正交试验确定最佳工艺条件。结果表明：在醇油摩尔比30：1,催化剂用量为油重的8.0%,反应温度为160℃,反应时间3.0 h的条件下,生物柴油的产率达到96.30%。对一步法制备生物柴油进行放大实验,将得到的生物柴油采用国家标准进行测定,评价其质量。结果表明其主要的理化性质指标满足柴油机燃料调合用生物柴油(BD100)(GB/T 20828-2015)的标准。
【图文】：

确了邋２０２２年之前每年的可再生燃料的使用量，并要求２０２２年可再生燃料的消费总量逡逑从２００８年的８０亿加仑提高到３６０亿加仑Ｐ２１。从２００１至２０１４年美国生物柴油的生产情逡逑况（图１－５）可看出，其生物柴油的产量从２００５年Ｗ后逐年增加２０１３年美国生逡逑物柴油的年产量为３０８万吨，居世界第一位Ｗ。２０１５年１１月，ＥＰＡ发布了《关于美国逡逑２０１４？２０１６年可再生燃料使用标准（ＲＦＳ）及２０１４－２０１７生物柴油使用标准的最终规逡逑定》，《最终规定》称２０１５年生物柴油混合标准是１７．３亿加仑，２０１６年标准增至１９逡逑亿加仑，２０１７年为２０亿加仑；另外，对于整体生物燃料，２０１６年的使用标准为１８１．１逡逑亿加仑Ｐ２；。另据《中文油世界》称，美国延长了对混调商１美元／加仑补贴政策，使得逡逑其生物柴油进口量有望增长。逡逑３５０００邋－｜逡逑网逡逑３００００邋－逦Ｚ邋＾逡逑ｙ邋／／逡逑／／／／／／逡逑２５０００邋－逦＾NB逡逑二逦Ｍ逡逑每邋２００００邋－逦今今邋／／邋／／逡逑＾１。。。。－邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋１１１１逡逑５。。。－逦Ｉ邋Ｉ邋１１１１逡逑２００１邋２００２邋２０的邋２００４邋２如５邋２００６邋２００７邋２００８邋２００９邋２０１０邋２０１１邋２０１２邋２０１３邋２０１４逡逑年度逡逑图１－５邋２００１－２０１４年美国生物柴油年度产量逡逑Ｆｉｇ．邋１－５邋Ｔｈｅ邋Ａｍｅｒｉｃａｎ邋ａｎｎｕａｌ邋ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｉｎ邋２００１－２０１４逡逑（３）己西生物柴油的发展现状逡逑己西是世界上第二大生物柴油生产国

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【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE667

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