樟树籽油制备轻质型生物柴油

论文摘要

生物柴油是以植物油脂、动物油脂、餐饮废油及工程微藻油脂等为原料制成的液态燃料油,属可再生清洁能源,是石化柴油的良好替代品。生物柴油基本不含硫和芳香烃,无毒,可生物降解,具有良好的燃烧、排放及安全性能。其含氧量、十六烷值和闪点皆高于石化柴油,燃烧废气中CO、NO、NO2、硫化物、铅等有毒物质含量大大低于石化柴油。我国樟树籽资源丰富,含油量达40%以上。樟树籽油中C10～C14饱和中碳链脂肪酸含量达96%以上,利用其制备的生物柴油的理化特性与轻质柴油相近,是生产生物柴油的理想原料。本论文采用溶剂法自樟树籽中提取樟树籽油,以樟树籽油提取率为衡量指标,通过单因素和正交实验对樟树籽油提取工艺条件进行优化;采用一步催化法和两步催化法转化樟树籽油制备轻质型生物柴油,以酯化和酯交换率为衡量指标,通过单因素和正交实验优化转化樟树籽油制备轻质型生物柴油工艺条件;采用气相色谱法分析测定樟树籽油的脂肪酸组成和轻质型生物柴油的脂肪酸甲酯组成;采用相应国家标准分析测定方法分析测定樟树籽油和轻质型生物柴油的理化特性。樟树籽油提取研究结果表明,影响樟树籽油提取率的因素依次为反应温度、液料比、反应时间,石油醚（60～90℃）提取樟树籽油的最佳条件为:提取温度60℃、液料比10、提取时间8h,在此条件下,樟树籽油提取率最高达36.97%。气相色谱分析结果表明,樟树籽油脂肪酸组成为癸酸52.05%、月桂酸42.77%、油酸2.38%、肉豆蔻酸1.19%、亚油酸0.48%、软脂酸0.40%、辛酸0.19%。以癸酸和月桂酸为主,C10～C14中碳链饱和脂肪酸达96%以上。樟树籽油的理化性质为酸价19mgKOH/g、碘值3.7gI2/100g、皂化值283 mgKOH/g、密度0.931g/cm3、熔点20～22℃。转化樟树籽油制备轻质型生物柴油研究结果表明,以樟树籽油和甲醇为原料,以浓硫酸为酯化和酯交换催化剂,一步催化法制备轻质型生物柴油的最佳工艺条件为:甲醇:总脂肪酸（mol/mol）为5,催化剂:总脂肪酸（mol/mol）为0.6,反应时间为7h,反应温为65℃,酯化酯交换率为91.12%。在两步催化法中,以浓硫酸为酯化催化剂,NaOH为酯交换催化剂,樟树籽油中游离脂肪酸甲酯化最佳反应条件为:甲醇:游离脂肪酸（mol/mol）为30,催化剂:游离脂肪酸（mol/mol）为0.8,在60℃下反应2h,酸价降至0.6mgKOH/g,酯化率达96.84%;最佳樟树籽油酯交换反应条件为:甲醇:总脂肪酸（mol/mol）为4.0、催化剂:总脂肪酸（mol/mol）为0.050、反应时间为80min、反应温度为55℃,酯交换率最高达94.38%。气相色谱分析结果表明,轻质型生物柴油的脂肪酸组成为:癸甲甲酯53.67%、月桂酸甲酯42.92%、肉豆蔻酸甲酯0.44%、棕榈酸甲酯0.37%、油酸甲酯2.11%、亚油酸甲酯0.26%,除闪点低于130℃外,其余理化特性均符合我国《柴油机燃料调和用生物柴油国家标准》（GB/T 20828-2007）、我国0号轻质柴油标准GB 252-2000及美国生物柴油标准ASTM 6751-02,且在密度、运动粘度、十六烷值、氧化安定性、馏程等方面优于C16以上油脂制备的生物柴油。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 生物柴油的定义
• 1.2 制备生物柴油的反应原理
• 1.2.1 酯化反应
• 1.2.2 酯交换反应
• 1.3 生物柴油的特点
• 1.4 国内外发展概况
• 1.4.1 国外生物柴油发展概况
• 1.4.2 国内生物柴油生产现状
• 1.4.3 各国生物柴油标准对比
• 1.5 制备生物柴油的原料
• 1.5.1 传统作物油料
• 1.5.2 野生植物油料
• 1.5.3 微生物油脂
• 1.5.4 废油脂
• 1.6 生物柴油的制备方法
• 1.6.1 物理法制备生物柴油
• 1.6.2 化学法
• 1.7 甲酯化率的检测方法
• 1.7.1 间接法
• 1.7.2 直接法
• 1.8 以樟树籽油为原料制备生物柴油的意义
• 1.9 研究的主要内容
• 1.10 特色及创新之处
• 参考文献
• 第2章 樟树籽油提取工艺研究
• 引言
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料及试剂
• 2.1.2 主要仪器及设备
• 2.1.3 检测方法
• 2.1.4 樟树籽油脂肪酸组成的测定
• 2.1.5 樟树籽油提取试验装置与工艺流程
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 樟树籽油的主要理化特性
• 2.2.2 樟树籽油的脂肪酸组成
• 2.2.3 影响樟树籽油提取率的单因素试验结果
• 2.2.4 樟树籽油提取工艺的优化
• 2.3 本章小结
• 2.3.1 树籽油理化特性分析结果
• 2.3.2 樟树籽油脂肪酸组成
• 2.3.3 樟树籽油提取工艺的确定
• 参考文献
• 第3章 浓硫酸连续催化樟树籽油制备生物柴油
• 引言
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料及试剂
• 3.1.2 主要仪器及设备
• 3.1.3 樟树籽油的浓硫酸连续催化酯化酯交换工艺流程
• 3.1.4 真空蒸馏的条件
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 影响樟树籽油酯化酯交换率的单因素试验结果
• 3.2.2 樟树籽油连续催化酯化酯交换反应条件的优化
• 3.3 本章小结
• 参考文献
• 第4章 两步法催化樟树籽油制备生物柴油
• 引言
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料及试剂
• 4.1.2 主要仪器及设备
• 4.1.3 樟树籽油两步法制备生物柴油工艺流程
• 4.1.4 樟树籽油的酯化
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 影响樟树籽油酯交换率的单因素试验结果
• 4.2.2 樟树籽油酯交换反应条件的优化
• 4.3 本章小结
• 参考文献
• 第5章 轻质型生物柴油理化特性及成分的测定与分析
• 引言
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 材料和试剂
• 5.1.2 主要仪器和设备
• 5.1.3 主要理化特性的检测
• 5.1.4 生物柴油样品分析
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 轻质型生物柴油脂肪酸组成检测结果与分析
• 5.2.2 轻质型生物柴油产品的理化特性检测结果与分析
• 5.3 本章小结
• 参考文献
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 6.3 展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果