超临界CO2下麻疯树籽制备生物柴油及无毒籽粕

论文摘要

生物柴油是一种可再生的生物质燃料，具有绿色、可生物降解、环境友好等优点，现有柴油机无需作任何改动就可以直接使用生物柴油，对缓解石油危机和保护环境有重要的意义。传统的生物柴油工艺首先要将含油种子剥壳、粉碎、压榨或溶剂提取得到毛油，然后再对所得的毛油进行脱酸、脱胶、脱色、脱水及有害杂质等精制处理，最后才是将精制后的油脂与甲醇等反应制备生物柴油。本论文以麻疯树籽为原料，将萃取和反应耦合，直接在超临界CO2（Supercritical CO2, SC-CO2）中一步法转酯化合成生物柴油。以麻疯树种仁为原料在SC-CO2中一步法制备生物柴油和无毒籽粕，考察了麻疯树种仁粒径大小、含水量对反应产物中脂肪酸甲酯（fatty acid methyl ester, FAME）质量分数和籽粕中佛波酯（phorbol ester, PE）含量的影响；对反应过程中的反应压力、反应温度、反应时间、醇油摩尔比进行了单因素和正交实验的考察。实验得到的最佳反应条件是：种仁粒径粉碎至60目，含水量在2.11%左右，反应压力15MPa，反应温度373K，反应150min，反应醇油摩尔比30:1。在此条件下，反应产物中甲酯的质量分数达到95%，籽粕中残留佛波酯含量为0.06mg/g，达到无毒标准。通过对生物柴油产品主要性能指标（密度、运动粘度、热值、闪点、酸值和十六烷值）的测定结果表明，在SC-CO2制备的生物柴油产品符合现行的美国ASTM6751-03和我国GB/T20828-2007生物柴油标准要求，可作为柴油发动机燃料使用。基于Fick第二定律，本文建立了SC-CO2下制备生物柴油的传质动力学模型。动力学方程为：，模型计算结果与实验值吻合较好

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 生物柴油原料研究现状
• 1.1.1 植物油脂原料
• 1.1.2 动植物废弃油脂
• 1.1.3 其他油脂原料
• 1.2 油脂提取方法
• 1.2.1 压榨法
• 1.2.2 溶剂提取法
• 1.2.3 超临界流体萃取法
• 1.3 生物柴油制备方法研究现状
• 1.3.1 均相催化法
• 1.3.2 非均相催化法
• 1.3.3 超临界酯交换法
• 1.4 麻疯树种子毒性研究
• 1.4.1 麻疯树概述
• 1.4.2 麻疯树种子的毒性物质
• 1.4.3 佛波醇酯的分离和检测
• 1.4.4 麻疯树种子中佛波醇酯的脱毒处理
• 1.5 本论文研究的内容及意义
• 1.5.1 研究意义
• 1.5.2 研究内容
• 第二章 实验装置与分析方法
• 2.1 实验原料及仪器
• 2.1.1 原料与试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验装置
• 2.2 分析计算方法与操作步骤
• 2.2.1 麻疯树果化学性质的测定
• 2.2.2 甲酯产率及麻疯树油提取率的计算
• 2.2.3 生物柴油主要性能指标测定
• 2.2.4 佛波酯含量的的计算
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 麻疯树种仁的化学成分
• 2.3.2 麻疯树油的化学成分及含量
• 第三章 超临界 CO2下麻疯树果制备生物柴油及无毒籽粕工艺探索
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 物料条件对产物中甲酯质量分数和籽粕中佛波酯含量的影响
• 3.3.2 反应条件对产物中甲酯质量分数和籽粕中佛波酯含量的影响
• 3.3.3 正交实验
• 3.3.4 反应机理
• 3.3.5 生物柴油产品主要性能指标测试
• 3.3.6 SC-CO2制得籽粕与石油醚萃取后籽粕对比
• 3.4 本章小结
• 第四章 超临界 CO2下一步法制备生物柴油动力学研究
• 4.1 传质过程分析
• 4.2 动力学数学模型推导过程
• 4.3 验证实验步骤
• 4.4 动力学实验拟合结果与讨论
• 4.5 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 本文的创新之处
• 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件