酯化—解耦合反应过程相态特性及强化技术研究

论文摘要

在实验室以废弃油脂为原料,采用酸性双功能催化剂,研究了酯化-醇解耦合制取脂肪酸甲酯（生物柴油）新工艺。考察了原料的酸值对生物柴油制备工艺的影响。研究结果表明,原料酸值为100mgKOH/g时,原来转化效率最高。强化技术研究结果表明,添加助溶剂、甲醇加入方式、添加电解质和塔式反应器对酯化-醇解反应过程均有不同程度的促进作用。助溶剂-脂肪酸甲酯的加入使反应时间由8 h缩短为6h,适宜的加入量为10wt%;反应中甲醇分三次加入使反应时间由8 h缩短为6h;电解质NaCl的加入缩短了分水时间。塔式反应器可实现连续生产,简化操作。固体酸FeSO4的催化性能研究结果表明,FeSO4与浓硫酸的催化性能较接近,且不腐蚀设备,不产生酸水,易分离。在实验的基础上,以脂肪酸和脂肪酸甘油酯混合物为原料,研究了酯化-醇解耦合过程的动力学。参数拟合得到水解反应动力学参数为E a=79.64 kJ/mol,A=3.73×1010;酯化反应动力学参数为E a=48.88 kJ/mol,A=1.41×107。动力学模型计算结果与实验结果基本吻合。对以废弃油脂为原料制取生物柴油做了工艺流程概念设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1-1 生物柴油及脂肪酸甲酯
• 1-1-1 生物柴油的定义
• 1-1-2 生物柴油的优良性能
• 1-1-3 脂肪酸甲酯
• 1-2 生物柴油的研究现状
• 1-2-1 生物柴油的研究及应用现状
• 1-2-2 脂肪酸甲酯的制备方法
• 1-3 课题研究背景及意义
• 1-4 本论文的主要研究内容
• 第二章 实验部分
• 2-1 实验材料及仪器
• 2-1-1 实验原料
• 2-1-2 实验设备
• 2-1-3 主要试剂
• 2-2 反应和精馏实验装置与操作步骤
• 2-2-1 反应装置及操作步骤
• 2-2-2 精馏装置及操作步骤
• 2-3 分析测试方法
• 2-3-1 酸值的测定
• 2-3-2 皂化值的测定
• 2-3-3 油脂及产品比重的测定
• 2-3-4 甘油含量的测定
• 2-3-5 油脂转化率
• 第三章 生物柴油的制备
• 3-1 高酸值原料制备生物柴油
• 3-1-1 单因素实验
• 3-1-2 正交实验
• 3-2 低酸值原料制备生物柴油
• 3-2-1 单因素实验
• 3-2-2 正交实验
• 3-3 不同酸值原料制备生物柴油的研究
• 3-4 小结
• 第四章 酯化-醇解反应强化技术研究
• 4-1 酸的选择对反应的影响
• 4-1-1 酸的选择
• 4-1-2 结果与讨论
• 4-2 助溶剂的加入对反应的影响
• 4-2-1 助溶剂的选择
• 4-2-2 结果与讨论
• 4-3 甲醇加入方式对反应的影响
• 4-3-1 甲醇的加入方式
• 4-3-2 结果与讨论
• 4-4 新式反应器对反应的影响
• 4-4-1 塔式反应器
• 4-4-2 结果与讨论
• 4-4-3 操作可行性分析
• 4-4-4 两种反应器的优缺点
• 4-5 电解质 NaCl 对反应过程的影响
• 4-6 小结
• 第五章 动力学模型的建立
• 5-1 动力学研究的意义
• 5-2 动力学过程模拟
• 5-2-1 动力学方程的求解
• 5-2-2 活化能的求解
• 5-3 模型模拟值与计算值比较
• 5-4 结果与讨论
• 第六章 生物柴油生产工艺设计
• 6-1 工艺流程设计
• 6-2 流程描述
• 6-3 小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文情况