滲透汽化強化油酸與乙醇酯化反應(yīng).pdf

1、以廢棄油脂為原料生產(chǎn)生物柴油的關(guān)鍵步驟是降低原料酸值，本文以廢棄油脂中常見的游離脂肪酸（free fatty acid，F(xiàn)FA）-油酸為原料與乙醇進行酯化反應(yīng)，并將滲透汽化（pervaporation，PV）與固定床反應(yīng)器（fixed-bed reactor，F(xiàn)BR）耦合用于強化油酸與乙醇的酯化反應(yīng)。
　　本實驗通過掃描電鏡-能譜（ scanning electronic microscopy-energy dispersive

2、spectrometry，SEM-EDS）和X射線衍射（X-ray diffractometry，XRD）研究NaA分子篩膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)和組成，結(jié)果表明NaA分子篩膜結(jié)構(gòu)為多孔的Al2O3支撐層表面附著一層厚度約15μm的致密分子篩層，在膜管基底表面涂覆的分子篩層晶體成分單一，無其它雜質(zhì)，其合成原料為Na2SiO3和 Al(OH)3。將膜用于乙醇/水二元混合物的分離，發(fā)現(xiàn)當混合物中乙醇含量低于90％時，膜的滲透通量最大為0.9 kg.m-

3、2·h-1，分離因子約為16000，膜分離性能較穩(wěn)定。研究酯化反應(yīng)體系膜的分離性能發(fā)現(xiàn)，當反應(yīng)進行8 h時，膜達到最大滲透通量為2.0 kg·m-2·h-1。在18 h時，膜對水/乙醇和水/油酸的分離因子分別達到16000和8000。并且升高溫度能提高膜的滲透通量。分子篩膜重復使用9次后，酯化反應(yīng)的油酸轉(zhuǎn)化率仍能保持在85%以上，證明膜具有優(yōu)良的分離穩(wěn)定性。
　　實驗分別對與PV耦合的FBR和單純的FBR中酯化反應(yīng)的條件進行了單因

4、素優(yōu)化，并在相同條件下對比兩反應(yīng)結(jié)果，分析PV與FBR耦合對酯化反應(yīng)的影響。結(jié)果顯示，F(xiàn)BR中反應(yīng)的優(yōu)化條件為溫度80.0 oC，乙醇/油酸摩爾比15:1，催化床高度160 mm，進料速率1.0 ml/min。與PV耦合的FBR中反應(yīng)的優(yōu)化條件為溫度80.0 oC，乙醇/油酸摩爾比15:1，催化床高度132 mm，進料速率1.0 ml/min，膜面積與反應(yīng)液體積比3.74。在相同條件下兩反應(yīng)的實驗結(jié)果表明，PV強化的酯化反應(yīng)比無PV輔助