米糠综合开发研究 ——米糠油生产生物柴油及三十烷醇制备技术研究

论文摘要

本文论述了以高酸值米糠毛油生产生物柴油和以米糠蜡制备三十烷醇对开发利用我国丰富的米糠资源的意义。预处理后的米糠毛油进行酯化反应和酯交换反应,摸索酯化反应和酯交换反应最佳工艺条件。以米糠蜡皂化反应为研究对象,通过正交实验确定无相转移催化剂和有相转移催化剂条件下的最佳工艺条件,并在此基础上辅助超声波辐射。利用有机溶剂萃取皂化物得到粗三十烷醇,并通过正交实验得到最佳萃取条件。在米糠毛油生产生物柴油过程中,毛油必须经过脱磷脂、脱胶、脱蜡和脱水处理。水分含量高引起催化剂中毒,降低反应速度;蜡质增加油的粘度,温度降低时,使油呈不透明状态而影响生物柴油的外观。酯化反应过程中,以油的酸值为指标,通过正交实验确定酯化反应最佳工艺条件:醇油摩尔比13.5:1,催化剂(浓硫酸)3 mL,反应温度65℃,反应时间3 h。在酯交换反应过程中,以产物甘油含量为指标,通过正交实验确定了酯交换反应最佳工艺条件:醇油摩尔比6:1,催化剂(KOH)1%(油重),反应时间90 min,此时生物柴油的总转化率99.3%。实验采用数字恒温磁力搅拌器进行米糠蜡皂化反应。以皂化值为试验指标,通过正交试验确定无相转移催化剂和有相转移催化剂时米糠蜡皂化反应的最佳工艺条件并进行了对比。相转移催化剂辅助超声波辐射米糠蜡皂化反应以皂化值为实验指标,通过正交试验得到最佳工艺条件:苄基三乙基氯化铵为0.5 g、超声波辐射时间为30 min,皂化反应时间为3 h以及NaOH量为9 g,此时反应物皂化值为0.53 mg KOH/g油。皂化后的混合物去水干燥后,用乙醇和丙酮混合溶剂萃取,得到最佳萃取工艺条件:皂化物(20 g),体系反应时间(24 h),有机溶剂(乙醇:丙酮=1:1)200 mL。萃取得到的粗三十烷醇用有机溶剂重结晶的方法进行提纯得到纯三十烷醇(纯度100%)。总之,从资源利用来看,利用高酸值米糠毛油生产生物柴油对经济可持续发展,推进能源替代,减少污染,保护环境控制城市大气污染具有重要的战略意义。以米糠蜡为原料制备的三十烷醇可作为植物生长剂提高农作物产量,增加农民收入,减少农药对环境的污染,也符合国家“三农”政策。此外,米糠蜡中所提取的二十八烷醇还是一种优良的抗疲劳药物。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 利用高酸值米糠毛油生产生物柴油
• 1.1.1 利用废油脂生产生物柴油的意义
• 1.1.2 国内外生物柴油开发利用的现状
• 1.1.3 生物柴油作为替代燃油的性质及其优点
• 1.1.4 生物柴油的生产方法
• 1.2 利用米糠蜡提取三十烷醇
• 1.2.1 国内外三十烷醇发展状况
• 1.2.2 三十烷醇理化性质和生理功能
• 1.2.3 三十烷醇制备方法
• 1.3 本论文研究内容和创新点
• 1.3.1 本论文研究内容
• 1.3.2 本论文创新点
• 第2章 米糠毛油预处理
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验试剂
• 2.1.3 实验仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 技术工艺
• 2.2.2 试剂的配制
• 2.2.3 原料分析
• 2.2.4 毛油的精制
• 2.2.5 酯化反应
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 原料油指标表
• 2.3.2 酯化反应分析
• 2.4 小结
• 第3章 酯交换反应生产生物柴油
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验试剂
• 3.1.3 实验仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 技术工艺
• 3.2.2 试剂的配制
• 3.2.3 原料分析
• 3.2.4 酯交换反应
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 酯交换反应分析
• 3.3.2 产品性质分析
• 3.3.3 原料油与产品比较
• 3.4 小结
• 第4章 米糠蜡皂化实验
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验原料
• 4.1.2 实验试剂
• 4.1.3 实验仪器
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 提取工艺流程
• 4.2.2 米糠蜡熔点的测定
• 4.2.3 米糠蜡酸值的测定
• 4.2.4 米糠蜡皂化值的测定
• 4.2.5 米糠蜡碘值的测定
• 4.2.6 米糠蜡溶解度的测定
• 4.2.7 米糠皂化试验
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 单因素实验皂化结果分析
• 4.3.2 无超声波无催化剂作用的皂化反应实验结果分析
• 4.3.3 添加催化剂无超声波辐射时的皂化反应结果分析
• 4.4 小结
• 第5章 三十烷醇的萃取
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 实验试剂
• 5.1.2 试验仪器
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 提取工艺流程
• 5.2.2 粗三十烷醇的萃取
• 5.2.3 三十烷醇的精制
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 提取粗高级烷醇
• 5.3.2 三十烷醇的纯化
• 5.4 小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 研究结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果