公告信息：
生物柴油是以含油植物、動物油脂以及廢食用油為原料制成的可再生清潔能源。生物柴油合成采用比較簡單的酯基轉(zhuǎn)移反應，只需油、醇和催化劑，醇類現(xiàn)多選用甲醇，可使植物油與醇類生成酯類并聯(lián)產(chǎn)丙三醇（甘油）［１］。轉(zhuǎn)酯化工藝基于堿催化或酸催化，堿催化轉(zhuǎn)酯化優(yōu)于酸催化，過程轉(zhuǎn)化率高，在常壓和低溫下進行，可直接轉(zhuǎn)化，無中間步驟［２］。但是傳統(tǒng)堿性催化劑ＮａＯＨ或ＫＯＨ等有其缺點，ＮａＯＨ是一種強堿，與產(chǎn)物進行皂化反應，導致產(chǎn)率的下降，還不易分離產(chǎn)物中堿性催化劑［３］。而甲醇鈉雖然也發(fā)生皂化反應，但它只會解離為ＣＨ３Ｏ＋和Ｎａ＋而不生成水［４］，生成肥皂要遠少于ＮａＯＨ，產(chǎn)生的甘油也易分離，故此，本試驗采用甲醇鈉為催化劑，研究了酯交換過程中的影響因素，并設計正交試驗優(yōu)化了反應條件。
１材料與方法
１．１材料
葵花油、甲醇、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、甲醇鈉、乙醚、石油醚、丙酮等。ＨＤＭ－５００型恒溫電熱套，ＨＺＳ－Ｈ水浴振蕩器，ＪＪ－１精密定時電動攪拌器，電子天平，梨形分液漏斗（２５０ｍＬ），三口燒瓶，冷凝管，錐形瓶，接口瓶等。
1.2方法
１．2.1原料性質(zhì)分析對原料油脂進行了性質(zhì)分析，主要分析了市售散裝葵花油的酸值、皂化值、水分含量、過氧化值、磷脂含量、黏度和密度等，了解油脂在儲存、加工中的品質(zhì)變化。
１．2.2單因素試驗分別測定了不同催化劑使用、油醇摩爾比、催化劑用量、反應時間和反應溫度對生物柴油產(chǎn)率的影響。原料轉(zhuǎn)化率的計算采用皂化－高碘酸氧化法測定產(chǎn)物中甘油含量［５］。
１．2.3正交試驗為了探求轉(zhuǎn)酯化反應的最佳條件，試驗根據(jù)單因素試驗所得到的較好結(jié)果設計了四因素三水平的正交試驗Ｌ９（３４），以轉(zhuǎn)化率為考察目標，對酯化反應的條件進行優(yōu)化設計。因素與水平見表１。按照正交試驗優(yōu)化得到的最優(yōu)試驗方案進行放大試驗，測定產(chǎn)物性質(zhì)指標。
２結(jié)果與分析
２．１原料性質(zhì)測定結(jié)果
經(jīng)測定，葵花油的酸值為０．０６７ｍｇ（ＫＯＨ）／ｇ、皂化值為１９７．２７ｍｇ（ＫＯＨ）／ｇ、水分含量為０．０３％、過氧化值為８．６８ｍｍｏｌ／ｋｇ、磷脂含量為０．０６４％、黏度為７０ｍｍ２／ｓ、密度為９２０ｋｇ／ｍ３（２０℃）。
２．２催化劑種類對轉(zhuǎn)酯化過程中轉(zhuǎn)化率的影響
不同的催化劑催化轉(zhuǎn)酯化合成生物柴油的產(chǎn)率不同，試驗采用３種不同的催化劑來催化酯交換反應，在其他條件相同的前提下，即油醇摩爾比為１∶６，反應時間為１ｈ，反應溫度為６０℃，催化劑重量為原料油重量的１．０％，在這樣的條件下進行對比反應，反應結(jié)束以后，以轉(zhuǎn)化率為考察指標，繪制效應曲線（圖１）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，就催化效率來講，甲醇鈉﹥ＫＯＨ﹥ＮａＯＨ。
２．３油醇摩爾比對轉(zhuǎn)酯化過程中轉(zhuǎn)化率的影響
原料油和醇的摩爾比是影響酯交換反應的最重要因素之一。由酯交換反應的化學機理知道，在實際中，為了使酯交換反應進行的比較完全，反應油醇摩爾比該高于其理論摩爾比（１∶３）。試驗選擇了５組不同油醇摩爾比，分別是１∶４、１∶５、１∶６、１∶７、１∶８。每組的其他反應條件相同，即１．０％的甲醇鈉，溫度為６０℃，反應時間為１ｈ。油醇摩爾比對酯交換反應的影響如圖２。從圖2可以看出，油醇摩爾比為１∶６時的生物柴油轉(zhuǎn)化率明顯高于其他幾組的轉(zhuǎn)化率，甲醇比例上升，生物柴油轉(zhuǎn)化率卻趨于下降，可能是由于過多的甲醇用量使反應物中油的濃度下降，導致總的醇解反應速率下降。
２．４甲醇鈉用量對轉(zhuǎn)酯化過程中轉(zhuǎn)化率的影響
選擇５組不同的催化劑量，即催化劑甲醇鈉的量分別為原料油重量的０．２％、０．６％、１．０％、１．４％、１．８％，每組的其他反應條件相同，即反應時間為１ｈ，溫度為６０℃，油醇摩爾比為１∶６，酯轉(zhuǎn)化率和催化劑使用量的關系如圖３所示。
酯轉(zhuǎn)化率在開始的時候升高，當催化劑量超過１．０％時，酯轉(zhuǎn)化率隨催化劑使用量的升高反而降低。這是因為本試驗使用的催化劑是甲醇鈉，是一種強堿，在催化劑濃度過高時，會導致副反應的發(fā)生，即甲醇鈉與反應物或產(chǎn)物進行皂化，導致轉(zhuǎn)化率的下降。同時，大量的親核試劑ＯＨ－存在，會導致較弱親核試劑負電荷離子醇ＲＣＨ３Ｏ－進攻羰基碳原子困難，也會導致反應轉(zhuǎn)化率的下降。 中國油脂網(wǎng)中國油脂油脂網(wǎng)油脂油油脂粒油脂球食用油油脂原料油脂設備油脂工程油脂水解油脂化工工業(yè)油脂油脂健康食用油健康油脂招聘油脂求職油脂人才油脂專家大宗油特種油調(diào)和油調(diào)味油大豆油玉米油菜籽油葵花油植物油
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葵花油制備生物柴油的反應條件研究
來源：環(huán)球糧機網(wǎng)發(fā)布時間：2015-04-28 22:24:14
