论文摘要
目前制约生物柴油发展的关键因素是原料的价格问题,寻找一种廉价的原料并将其转化是研究的主要方向。油脚以其价廉、来源广泛而满足合成生物柴油的需要。油脚是油脂加工过程中的一种副产物,其主要有效成分是磷脂和中性油,它的总脂肪酸含量达到40%～60%,可以作为生物柴油的制备原料之一。本文以油脚为原料,系统地研究了生物柴油的制备工艺,降低了生物柴油的生产成本,为植物油厂副产品的回收利用提供了一条新的途径。本文基于传统脂肪酸工业的生产工艺,对主要工艺工序加以改进,提出了由油脚制备生物柴油的工艺路线。在研究油脂水解制脂肪酸机理的基础上,研制出新型高效油脂常压水解催化剂,并应用在油脚常压水解工艺上,取得满意结果。自制新型高效催化剂因其成本低、催化效率高,可以作为一种比较适合油脚、皂脚水解制备脂肪酸的催化剂推广使用。油脚利用自制新型高效催化剂常压水解制备出粗脂肪酸,探讨了酸催化酯化反应的工艺路线。通过单因素实验和正交设计实验,得出油脚水解制备粗脂肪酸和一步酯化法制备生物柴油的最佳反应条件。实验研究的主要结论如下:(1)以酸值为考察指标,对脂肪酸水解过程通过正交实验设计进行优化,得到最佳工艺参数组合:催化剂用量为3%,硫酸用量为6%,水用量为75%,于110℃下水解4h,水解液酸值可以达到183.96mgKOH/g。(2)以酯化率为考察指标,根据单因素和正交实验优化出一次性甲酯化的最优条件为:反应温度为65℃,催化剂(硫酸)用量为2.5%,甲醇用量为100%,反应时间为3.5h,酯化率达到97.84%。由一步法酸催化酯化法所得到的粗甲酯需经过后续的工序处理才能满足生物柴油的质量要求。本论文对生物柴油组分的提纯与性能指标进行了论述。通过减压蒸馏可以达到提纯的目的,蒸馏后的生物柴油酸值依旧较高,本论文采用硅酸钠(Na2SiO3)碱炼法进行脱酸,得到了酸值较低的生物柴油,所得产品在主要性能指标上基本可以达到我国的生物柴油标准要求。本论文通过气相色谱法对生物柴油产品做了定性检测分析。通过气相色谱法检测,油脚制备的生物柴油的主要成分有棕榈酸甲酯C16:0,硬脂酸甲酯C18:0,油酸甲酯C18:1,亚油酸甲酯C18:2,亚麻酸甲酯C18:3,花生一烯酸甲酯C20:1,芥酸甲酯C22:1,甲酯含量达98%以上。