生物柴油制备过程的模拟研究

发布时间：2021-11-03 20:15

　　近年来,随着矿物能源的日益枯竭和人类对燃料能源需求量的急剧攀升,生物柴油（Biodiesel）的制造产业受到广泛重视。是否能够在维持粮食供应的情况下大量生产,提高能源净增益,具有环境效益和经济竞争力,是生物柴油制备工艺能否实现工业应用的重要前提。与生物酶法合成生物柴油相比,化学法生产生物柴油具有生产成本较低、反应容易控制、油脂转化率高等优点,对于提高生产效率、降低生产成本具有重要意义,但其较高的能耗负荷也成为此法在工业应用中广泛适用面临的问题之一。本文利用Aspen Plus对热耦合反应精馏制备月桂酸甲酯（生物柴油）的过程进行了稳态模型建模。根据热耦合反应精馏的特点,对两种热耦合反应精馏塔（侧线冷凝式、侧线再沸式）制备生物柴油方案进行稳态建模,对醇酯进料位置、塔内操作回流比、反应段位置等工艺参数进行了单变量分析,确定了各参数的最优值,为进一步优化提供了初值。此外,本文对反应吸收制备生物柴油进行初步探索,以深入了解其结构原理和运行状况。在稳态建模的基础上,本文从热力学效率和年总成本（Total Annual Cost,TAC）的角度,对热耦合反应精馏塔和常规反应精馏塔进行了全面的分析比较... 

【文章来源】：中国石油大学(华东)山东省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

生物柴油制备酯化反应示意图

中国石油大学（华东）硕士学位论文图 1-2 生物柴油制备酯化反应示意图Figure 1-2 Esterification in biodiesel production在反应过程中，由于碱性催化剂会与脂肪酸反应生成脂肪酸盐，因此通常使用硫酸（sulfuric acid, H2SO4）或者磺酸这种强酸性均相催化剂来加速酯化反应的进行。一些生物柴油生产制备厂家使用接近纯的游离脂肪酸、甲醇和强酸性催化剂作为生产原料。图 1-3 是一个简单的酯化反应制备生物柴油流程示意图。其中，中和分离过程利用碱中和反应产品物流中的酸性催化剂，并将中和产物予以分离。甲醇回收单元分离产物中未反应完全的甲醇，并随后通过干燥过程将水和其他杂质除去。

第一章 绪论用强无机酸来中和碱性催化剂。现在，工业上生物柴油的制备工艺通常以甘油三酸酯、甲醇和 NaOH（或者 KOH）作为三种原料。图 1-5 是一种最简单的酯交换反应制备工艺流程示意图。酯交换反应条件通常是醇油比 6:1，反应温度在 65℃，NaOH 浓度在 0.3%~1.5%[12]。游离脂肪酸与碱发生皂化反应生成皂化物与水，因此，必须保证进料中游离脂肪酸的含量低于1%[12]。反应器出口物流首先经过分相器分离甘油与生物柴油，两相中都含有乙醇，因此需要一个蒸发器或者闪蒸器来移除甘油与其中的乙醇。在甘油粗提步骤中，用水来进行中和与洗涤。表 1-4 总结了七种工艺中粗制甘油的组成[70]。在酯精制工艺中，也用到水进行洗涤与中和，来移除产品中的盐和残余的甲醇。最后，通过一个干燥装置来去除生物柴油产品中残余的水分。

【参考文献】：
期刊论文
[1]Fe2（SO4）3/C催化餐饮废油脂中游离脂肪酸酯化反应的动力学（英文）[J]. 甘孟瑜,潘登,马利,岳恩,洪建兵.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2009(01)



本文编号：3474281