水力空化技術(shù)強(qiáng)化生物柴油制備中的水解和酯化過程.pdf

1、生物柴油作為新能源的一種,以其環(huán)境友好性、原料可再生性等優(yōu)良性能受到廣泛關(guān)注。它一般是由動(dòng)植物油脂、餐飲廢油等與醇(甲醇或乙醇)經(jīng)酯交換反應(yīng)制得的脂肪酸單烷基酯。本文在綜合文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上采用水解-酯化工藝制備生物柴油并對強(qiáng)化其反應(yīng)過程的水力空化技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　 對于水解反應(yīng),本文通過考察不同催化劑及用量、乳化劑用量、反應(yīng)溫度、攪拌速度、原料油含酸量等因素的影響,得到了最佳反應(yīng)條件。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行水力空化強(qiáng)化水解與宏觀動(dòng)力學(xué)模

2、型的建立與求解,并對水解-酯化工藝制備的生物柴油與酯化-酯交換工藝的進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)條件下水力空化強(qiáng)化效果沒有機(jī)械攪拌好,水力空化作用下水解反應(yīng)的誘導(dǎo)期時(shí)間變長,整體反應(yīng)速率也比機(jī)械攪拌來得慢。實(shí)驗(yàn)條件下的快速反應(yīng)區(qū)的酸催化水解反應(yīng)是二級反應(yīng),其表觀水解反應(yīng)活化能Ea=143.49KJ/mol,指前因子為A=5.01×1019(g/mmol·min))；同時(shí)通過理論計(jì)算表明反應(yīng)主要受外擴(kuò)散影響。水解-酯化工藝比酯化-酯交換工藝

3、可以更為有效的降低生物柴油中磷的含量,同時(shí)水解-酯化工藝制備的生物柴油的飽和脂肪酸甲酯含量有所上升。
　　 對于酯化反應(yīng),本文以高酸值棕櫚油和麻瘋果油為原料,初步研究了不同酸值原料油在不同甲醇用量條件下的H2SO4酸催化酯化情況及醇酸比對酯化反應(yīng)的影響,并對高酸值原料油用水力空化強(qiáng)化酯化反應(yīng)時(shí)的操作過程進(jìn)行了比較。結(jié)果表明整個(gè)酯化反應(yīng)受傳質(zhì)擴(kuò)散影響明顯,酸催化酯化過程中甲醇的最佳用量取決于原料油酸值的大小,其與酸值大小的關(guān)系為y

4、=3.488x0.174(y為甲醇與游離脂肪酸的摩爾比,x為原料油酸值)。水力空化多級循環(huán)操作比單級循環(huán)操作效果更好,多級循環(huán)操作時(shí)可以分段分離水,以提高酯化率,使游離脂肪酸反應(yīng)更完全。
　　 最后本文利用水力空化技術(shù)進(jìn)行液液非均相微觀混合來考察其在強(qiáng)化制備生物柴油過程中對傳質(zhì)的影響,實(shí)驗(yàn)研究了溫度、流量、空化元件入口壓力、空化器的結(jié)構(gòu)、不同兩相體系對混合液液滴粒徑的影響,并與傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,水力空化混合大豆