废动植物油工业化生产生物柴油工艺流程的研究

论文摘要

生物柴油无毒,可生物降解和再生,因此受到越来越多人的关注。研究以废动植物油为原料,探讨了在自制DYD催化剂作用下,实现了废动植物油脂醇解与酯化同时进行。研究表明:此法避免了均相酸法耐酸设备价格高,反应时间长,酯化率低,有废水等缺点;克服了均相碱催化酯交换反应对高酸值地沟油易皂化,得率低,产生大量废水等弊端;同时也克服了两步均相法产生大量废水,影响环境的不足。研制出的“金属盐”处理剂,解决了利用废动植物油生产生物柴油残留酸值高的关键问题,得出了优化生产工艺和分析方法。根据各个步骤的反应条件及其产物的特性,结合工业化生产流程的一般规律,通过物性计算和流程优化,设计出工业化生产工艺流程。在反应温度75℃,油醇摩尔比1:4,催化剂加入量2%,反应时间8h时,转化率达到97%以上。测试结果表明,所生产的生物柴油,其各项性能指标都达到美国同类产品的标准（D6751-03a）,并在柴油机上进行了产品性能试验。试验结果表明:柴油机不进行任何调整,在动力性、经济性基本不变的情况下,该产品明显降低了柴油机微粒、烟度、HC和CO排放,环保性能指标明显改善,具备了在柴油机上推广应用的潜力。本研究为发展生物柴油探索了一条新的途径。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 生物柴油的研究和利用现状
• 1.1.1 直接混合法
• 1.1.2 微乳化法
• 1.1.3 高温热裂解法
• 1.1.4 酯交换法
• 1.2 中国生物柴油的研究进展
• 1.3 生物柴油研究目前存在的问题以及未来研究的方向
• 1.4 本课题研究的意义
• 1.4.1 生物柴油可保护生态环境
• 1.4.2 生物柴油可作为一种战略石油资源储备
• 1.4.3 改善生存环境,降低生产成本
• 第二章 生物柴油的理化性能测试及分析
• 2.1 前言
• 2.2 试验内容
• 2.3 试验仪器与方法
• 2.3.1 燃烧性能的测定
• 2.3.2 冷滤点的测定
• 2.3.3 灰分的测定
• 2.3.4 馏程的测定
• 2.3.5 运动黏度的测定
• 2.3.6 酸度及酸值的测定
• 2.3.7 闪点及燃点的测定
• 2.3.8 密度的测定
• 2.3.9 碘值的测定
• 2.3.10 残炭的测定
• 2.3.11 水分的测定
• 2.3.12 游离甘油和总甘油的测定
• 2.4 生物柴油化学成分的分析
• 第三章 废动植物油制备生物柴油的试验研究
• 3.1 前言
• 3.2 分析方法
• 3.3 生物柴油的实验室制取
• 3.3.1 原材料
• 3.3.2 酯交换反应
• 3.3.3 减压分馏
• 3.4 DYD催化剂的制备
• 3.5 酯交换催化剂的选择
• 3.6 酯交换反应参数对甲酯得率的影响
• 3.6.1 醇油摩尔比对酯交换得率的影响
• 3.6.2 催化剂用量对酯交换得率的影响
• 3.6.3 反应时间对酯交换得率的影响
• 3.6.4 反应温度对酯交换得率的影响
• 3.6.5 水的含量对酯交换得率的影响
• 3.7 生产工艺的确定
• 3.8 减压蒸馏温度
• 3.9 金属盐处理剂用量对酸值和分层时间的影响
• 3.10 产物分析
• 3.10.1 产品气相色谱分析
• 3.10.2 产品红外光谱分析
• 第四章 提高生物柴油低温流动性的研究
• 4.1 前言
• 4.2 提高生物柴油低温流动性能的方法
• 4.2.1 加入降凝剂法
• 4.2.2 调入柴油或无水乙醇法
• 4.2.3 混和降凝法
• 4.2.4 改变生物柴油结构法
• 4.3 实验部分
• 4.3.1 实验原料
• 4.3.2 分析方法
• 4.3.3 实验方法
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 降凝剂A对生物柴油低温流动性能的影响
• 4.4.2 降凝剂B对生物柴油低温流动性能的影响
• 4.4.3 降凝剂C对生物柴油低温流动性能的影响
• 4.4.4 0#柴油对生物柴油低温流动性能的影响
• 4.4.5 无水乙醇对生物柴油低温流动性能的影响
• 4.5 小结
• 第五章 废动植物油工业化生产生物柴油工艺流程的研究
• 5.1 前言
• 5.2 废动植物油生产生物柴油的原理和方法
• 5.3 20KT/A生产装置设计方案
• 5.3.1 酯交换反应动力学
• 5.3.2 酯交换工序设计方案
• 5.3.3 减压分馏工序设计方案
• 5.3.4 后处理工序设计方案
• 5.4 主要操作过程
• 5.4.1 酯交换反应
• 5.4.2 减压分馏
• 5.4.3 金属盐处理
• 5.5 产品性能
• 5.6 燃料特性
• 5.7 "三废"排放
• 5.8 技术经济指标
• 5.9 经济效益和社会效益
• 5.10 创新性
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录