微管內(nèi)催化制備生物柴油的工藝研究.pdf

1、隨著化石能源的逐漸枯竭和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，生物柴油的研究逐漸成為熱點(diǎn)。傳統(tǒng)間歇反應(yīng)制備生物柴油的過(guò)程生產(chǎn)強(qiáng)度遠(yuǎn)小于連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程，且由于原料油脂與甲醇互溶性差，反應(yīng)速率低、傳質(zhì)效果差等造成生產(chǎn)能耗過(guò)大。同時(shí)酸堿催化劑的處理需要大量水洗，難以回收。微管反應(yīng)器比表面積大、傳熱傳質(zhì)性能好，可以保證物料分布均勻，維持反應(yīng)體系溫度恒定，在改善多相反應(yīng)傳質(zhì)、強(qiáng)化反應(yīng)過(guò)程以及提高安全性等方面有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。而離子液體具有綠色無(wú)污染、與生物柴油易

2、分離、可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是21世紀(jì)最有希望的綠色溶劑和催化劑之一，在催化酯交換制備生物柴油領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，進(jìn)行微管內(nèi)離子液體催化制備生物柴油的探索研究，將具有重要意義。
　　本文首先對(duì)原料大豆油的理化性質(zhì)進(jìn)行分析，確定了原料中各成分的組成比例，核算出大豆油的相對(duì)分子量為870.31g·mol-1，基于氣相色譜法確定了以十一酸甲酯為內(nèi)標(biāo)物的生物柴油定量分析方法;然后分別以傳統(tǒng)酸堿催化劑和固體催化劑進(jìn)行了間歇法催化

3、制備生物柴油的反應(yīng)研究，結(jié)果表明在合適的條件下，KOH催化產(chǎn)率可達(dá)到90.67％。
　　然后采用PTFE材質(zhì)微管作微反應(yīng)器，T型微混合器用于大豆油和甲醇的混合，分別考察停留時(shí)間、反應(yīng)溫度、醇油摩爾比、催化劑用量四個(gè)單因素對(duì)酯交換反應(yīng)的影響，并通過(guò)響應(yīng)面法設(shè)計(jì)試驗(yàn)，利用Design-Expert對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，考察各因素之間對(duì)生物柴油收率影響的交互作用。并確定了微管反應(yīng)器內(nèi)KOH催化酯交換的最優(yōu)反應(yīng)工藝:停留時(shí)間100s，反應(yīng)溫

4、度58℃，醇油摩爾比9.70，催化劑用量1.57％，在此條件下轉(zhuǎn)化率可達(dá)94.21％?；谝陨祥g歇反應(yīng)器和微管反應(yīng)器中的最佳轉(zhuǎn)化率進(jìn)行工業(yè)放大設(shè)計(jì)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)微管反應(yīng)器在兩種排布方式下，都可大大減小反應(yīng)器總體積，實(shí)現(xiàn)高效快速生產(chǎn)，避免放大效應(yīng)。
　　最后本文進(jìn)行了離子液體催化酯交換的實(shí)驗(yàn)，并探索了堿性雙核離子液體[mim]2C4Im2在微管反應(yīng)器內(nèi)的催化效果。結(jié)果表明，該種離子液體微管內(nèi)催化效果較差，需要進(jìn)一步優(yōu)化離子液體制備工藝，