超臨界反應(yīng)耦合分離生物柴油反應(yīng)器試驗(yàn)研究.pdf

1、世界能源消耗的快速增加和日益嚴(yán)重的環(huán)境問題,使人們逐漸認(rèn)識到,化石能源已不能維持人類的可持續(xù)發(fā)展,世界各國加快了化石能源替代能源的開發(fā)步伐。生物柴油因其優(yōu)良的燃燒性能、環(huán)保性能和可再生性,備受世界各國的關(guān)注,成為近年來研究的熱點(diǎn)。目前生物柴油產(chǎn)業(yè)還處于起步階段,制約其發(fā)展的主要因素是成本太高,據(jù)統(tǒng)計(jì),生物柴油成本的75％-80％是原料成本。因此采用廉價(jià)原料是降低生物柴油成本,提高市場競爭力的有效途徑。
　　 目前生物柴油工業(yè)化生

2、產(chǎn)主要采用堿催化工藝,該工藝醇和油脂體系互不相容,傳質(zhì)效果差,堿催化對原料要求較高,產(chǎn)品分離凈化困難,且產(chǎn)生大量廢液污染環(huán)境。超臨界法制備生物柴油是一種綠色環(huán)保的生產(chǎn)工藝,近年來成為研究的熱點(diǎn)。超臨界甲醇和油脂能很好的互溶,強(qiáng)化了酯交換傳質(zhì),大大提高了反應(yīng)速率:超臨界法制備生物柴油不加任何催化劑就能獲得很高的產(chǎn)率,簡化了后續(xù)產(chǎn)品分離工藝；原料中游離脂肪酸和水分含量對超臨界酯交換反應(yīng)幾乎沒有影響,因此該工藝能有效地利用廉價(jià)原料,如酸化油、

3、地溝油等,從而降低生物柴油的原料成本。
　　 本文實(shí)驗(yàn)采用自行設(shè)計(jì)的反應(yīng)器。反應(yīng)器整體上是塔式結(jié)構(gòu),采用半連續(xù)操作,原料油一次性進(jìn)料,甲醇從底部連續(xù)進(jìn)料。該過程將反應(yīng)分離耦合起來,甲醇從頂部排出時(shí)能及時(shí)的將反應(yīng)生成的水?dāng)y帶出去,使反應(yīng)向正向移動(dòng),提高了酯交換反應(yīng)速率和油脂的轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)流筒,上升的超臨界甲醇攪動(dòng)油脂,使醇和油脂混合更好,反應(yīng)更充分。甲醇連續(xù)進(jìn)料,使反應(yīng)器內(nèi)的甲醇體系不斷更新。在總的醇油摩爾比較低的情

4、況下,局部醇油摩爾比達(dá)到較高的值,滿足超臨界酯交換反應(yīng)的要求,從而降低超臨界甲醇酯交換反應(yīng)的醇油比,降低甲醇消耗,降低生物柴油成本。
　　 本文以酸化油為原料,采用超臨界甲醇法來制備生物柴油。實(shí)驗(yàn)研究了超臨界甲醇中酯交換反應(yīng)的規(guī)律,考察了壓力、溫度、甲醇通入量,反應(yīng)時(shí)間單因素對酯交換反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率的影響,進(jìn)行了正交試驗(yàn)優(yōu)化工藝條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在試驗(yàn)范圍內(nèi)各因素對酯交換反應(yīng)影響大小依次為:反應(yīng)時(shí)間>反應(yīng)溫度>甲醇通入