酯交换法制备生物柴油及其性能研究

采用甲醇做酯化剂,以菜籽油为原料,通过酯交换法来制备生物柴油,并对已制生物柴油进行性能研究实验.通过设计正交买验,确定酯化反应的最佳反应条件,结果表明该酯化反应的最佳反应条件为:反应温度为70℃,催化剂用量为原料油质磺的0.9%,醇油摩尔比为7:1,反应时间为90 min.对所得生物柴油的主要性能指标进行了评定,发现其主要性能和中国0#柴油各项性能指标非常相近,或优于0#柴油.     

新型催化剂制备生物柴油的动力学

工业生产中常采用碱催化酯交换法制备生物柴油,但原料油中的游离脂肪酸和水分往往会导致产生较多的皂化物,影响生物柴油和甘油的分离,降低了生物柴油的产率。开发的新型生物柴油催化剂SXL较好地解决了上述问题。以精制菜籽油和甲醇为原料,采用液相色谱法跟踪分析生物柴油(脂肪酸甲酯)的质量分数,考察新型催化剂SXL作用下的酯交换反应动力学,并研究该酯交换反应的影响因素,得到相关动力学参数。研究结果表明:在40—60℃,反应速率随反应温度升高而增大;催化剂与菜籽油质量比为2.2%时反应速率较快,产率较高;醇油摩尔比为16∶1时,在较短时间内可达到较高产率;通过假设求证得到催化剂SXL作用下的酯交换反应整个过程是从二级反应向零级反应转变,反应的平均活化能为35.33 kJ/mol,频率因子k0为4.73×105 L/(mol.min)。     

氧化钙催化菜籽油酯交换制备生物柴油

以菜籽油和甲醇为原料,在固体碱催化剂的作用下,通过酯交换反应制得生物柴油(脂肪酸甲酯)。以氧化钙为催化剂,通过正交试验得到该反应的最佳工艺条件:温度60℃,催化剂用量为菜籽油质量的1%,醇油比为10∶1(物质的量比),反应时间3 h,甘油收率达80.8%。     

元宝枫油制备生物柴油

以精炼元宝枫油为原料、固体超强酸为催化剂,通过甲醇酯交换反应制备脂肪酸甲酯(生物柴油)。采用气相色谱法测定反应体系中脂肪酸甲酯的含量。应用正交实验法找出精炼元宝枫油酯交换反应的最佳反应条件为:反应温度60℃,醇油物质的量比6∶1,催化剂用量1.0%,反应时间80 min。在此反应条件下原料油转化率可达98.14%。放大实验所得的生物柴油主要质量指标已达到国家0#柴油质量标准。     

粗菜籽油制备生物柴油及放大实验研究

为了考察项目组自行开发的新型催化剂(SXL)的催化效率,以粗菜籽油为原料,SXL为催化剂,酯交换反应为基础,研究产物生物柴油的转化率和产率。结果表明:小试优化反应条件以100 g粗菜籽油为原料油、醇油比(摩尔比)7∶1、催化剂用量(质量分数)为2.5%、反应温度为60℃、反应时间为2 h下,生物柴油转化率和产率均达到98%以上。放大实验结果:在20 L反应釜中,投入6.50 kg粗菜籽油,以小试条件为基础,原料油转化率、生物柴油产率和甘油产率可达95%以上。表明SXL具有良好的发展前景。     

棉籽油酯交换法合成生物柴油的工艺研究

介绍了利用复合碱性催化棉籽油酯交换合成生物柴油的工艺过程,正交实验得出的适宜工艺条件为:醇油摩尔比为5.5∶1,反应时间50 min,反应温度35℃,催化剂用量1.0%,产率可达96%。并比较了生物柴油与0#柴油的性能。     

植物油制备生物柴油的研究

分别以菜籽油、大豆油以及芸香籽油为原料，采用碱催化酯交换法制备了脂肪酸甲酯即生物柴油。结果表明，用碱催化酯交换法制备脂肪酸甲酯，原料的酸价低于1．5mgKOH／g时能够保证较高的脂肪酸甲酯收率，采用酸催化预酯化法对高酸价的油脂原料进行脱酸效果比较显著。浓硫酸不仅是油脂预酯化脱酸反应的催化剂，也是油脂与甲醇进行酯交换反应的催化剂，但与甲醇钠等碱性催化剂相比，相同条件下的酯交换反应转化率低。采用减压蒸馏的方法提纯生物柴油，在0．098MPa的真空度下应控制其馏出温度不超过240℃。     

高酸值油料活塞流反应器制备生物柴油试验研究

建立了一套200t/a的生物柴油中试系统,包括固定床反应器、活塞流反应器、蒸馏系统和自动控制系统4个部分,对菜籽油、桐油、地沟油制备生物柴油进行了试验评价.活塞流反应器的最佳工艺条件为催化剂加载量为i.2%,反应停留时间17 min,反应温度65℃,醇油摩尔比为61.以菜籽油为原料,反应后甲酯质量分数可达到96.33%;在固定床反应器中应用一种阳离子交换树脂作为酯化反应催化剂,以桐油为原料,测试的固定床最佳反应条件为反应温度65℃,醇油摩尔比61,停留时间88 min,酸值从7.0mg/g降到0.8 rag/g;同样,以酸值高达114.0mg/g的地沟油为原料,经中试系统生产的生物柴油也能完全达到中国柴油0#标准.     

生物柴油橡胶相容性的研究

将菜籽油用碱催化酯交换法反应生产生物柴油。然后用生物柴油、0号柴油和加1%甘油的生物柴油在不同的实验条件下与3种不同的橡胶测其相容性。得到生物柴油的橡胶相容性比0号柴油差;加了甘油的生物柴油其橡胶相容性变差。     

氧化锌催化菜籽油制生物柴油

氧化锌被用于菜籽油甲醇酯交换反应催化剂并制备生物柴油，从不同的锌盐得到的氧化锌在170～220 ℃都具有很好的活性。对氧化锌催化剂进行了活性评价和反应条件研究。结果表明，氧化锌催化剂具有很好的抗酸和抗水性能，在水质量分数高达20%和游离脂肪酸高达15%时，仍保持较高的反应转化率,可大幅度简化原料油的预处理和产品的分离纯化过程。     

亚临界甲醇中麻疯树油制备生物柴油的研究

对麻疯树油在催化剂对甲苯磺酸作用下与亚临界甲醇反应制备脂肪酸甲酯(生物柴油)进行了研究。结果表明在反应温度170℃、醇油摩尔比40:1、催化剂用量占油重的0.75%和反应时间30 m in的条件下,反应产物中脂肪酸甲酯含量可达93%以上。制备的生物柴油,各项指标与柴油相似。主要性能指标,符合ASTMPS121-99(USA)和0#矿物柴油标准。     

生物柴油的制备

通过正交试验得出了菜籽油在NaOH作用下与甲醇经转酯反应合成生物柴油的最适宜工艺条件:摩尔比6:1、反应温度40℃、反应时间1h、催化剂用量1%。考察了工业甲醇、搅拌速度等工艺条件对反应的影响,对脂肪酶催化反应进行了探索性研究。采用气相色谱(氢火焰)内标法分析产品中脂肪酸甲酯的含量,研究了生物柴油与O#柴油的调和油性质。结果表明,合成的生物柴油其各项性能指标基本达到国外同类产品的标准,与O#柴油调和后低温流动性得到明显改善。     

Mg-Al类水滑石催化大豆油酯交换制备生物柴油

采用共沉淀法制备了不同n(Mg)/n(Al)比的Mg-Al类水滑石,在不同温度下焙烧得到复合氧化物,作为大豆油与甲醇反应制备生物柴油的催化剂。结果表明,未焙烧Mg-Al类水滑石的催化活性较差,而n(Mg)/n(Al)=3的类水滑石在450℃焙烧时具有极高的催化活性。在反应温度65℃,醇/油15,催化剂用量为大豆油质量的2%,反应3 h,生物柴油产率可达97.4%。催化剂回收再用性能良好,重复使用3次,生物柴油收率仍在90%左右。     

Production of biodiesel through optimized alkaline-catalyzed transesterification of rapeseed oil

Present work reports an optimized protocol for the production of biodiesel through alkaline-catalyzed transesterification of rapeseed oil. The reaction variables used were methanol/oil molar ratio (3:1-21:1), catalyst concentration (0.25-1.50%), temperature (35-65 °C), mixing intensity (180-600 rpm) and catalyst type. The evaluation of the transesterification process was followed by gas chromatographic analysis of the rapeseed oil fatty acid methyl esters (biodiesel) at different reaction times. The biodiesel with best yield and quality was produced at methanol/oil molar ratio, 6:1; potassium hydroxide catalyst concentration, 1.0%; mixing intensity, 600 rpm and reaction temperature 65 °C. The yield of the biodiesel produced under optimal condition was 95-96%. It was noted that greater or lower the concentration of KOH or methanol than the optimal values, the reaction either did not fully occur or lead to soap formation.The quality of the biodiesel produced was evaluated by the determinations of important properties such as density, specific gravity, kinematic viscosity, higher heating value, acid value, flash point, pour point, cloud point, combustion point, cold filter plugging point, cetane index, ash content, sulphur content, water content, copper strip corrosion value, distillation temperature and fatty acid composition. The produced biodiesel was found to exhibit fuel properties within the limits prescribed by the latest American Standards for Testing Material (ASTM) and European EN standards.     

酸性离子液体［(CH2)4SO3HMIM］［HSO4］催化潲水油制备生物柴油的研究

制备了酸性离子液体[(CH₂)₄SO₃HMIM］［HSO₄］并用于催化潲水油制备生物柴油,研究了反应时间、反应温度、醇油物质的量比和剂油物质的量比等对酯交换反应转化率的影响,确定了较适宜的反应条件。结果表明,在反应时间4 h、反应温度140 ℃、醇油物质的量比12和剂油物质的量比0.08条件下,酯交换反应转化率为92.13%。制备的生物柴油达到了中国柴油机燃料调合用生物柴油(BD100)标准GB/T20828-2007。     

麻疯树籽制备生物柴油的中试研究

以100 L反应釜进行了制备麻疯树生物柴油的中试实验,并研究了反应温度、醇油比、催化剂用量、搅拌速率对转化率的影响。实验结果表明,最佳反应条件为:反应温度60℃,醇油质量比为1∶4.5,催化剂KOH用量为油重1.2%,搅拌速率150 r/min,反应60 min时转化率达到最高值98.3%。所得产品基本达到GB/T20828—2007《柴油机燃料调合用生物柴油(BD100)》所规定的技术要求,净热值达到0#柴油的90.1%。     

Optimization of biodiesel production process in a continuous microchannel using response surface methodology

We assessed the biodiesel production process in a continuous microchannel through preparation of a heterogeneous catalyst (CaO/MgO) from demineralized water plant sediment. This mixed oxide catalyst was used for transesterification of rapeseed oil as feedstock by methanol to produce biodiesel fuel at various conditions. A microchannel, utilized as a novel reactor, was applied to convert rapeseed oil into biodiesel in multiple steps. The effects of the process variables, such as catalyst concentration, methanol to oil volume ratio, n-hexane to oil volume ratio, and reaction temperature on the purity of biodiesel, were carefully investigated. Box-Behnken experimental design was employed to obtain the maximum purity of biodiesel response surface methodology. The optimum condition for the production of biodiesel was the following: catalyst concentration of 7.875 wt%, methanol to oil volume ratio of 1.75: 3, n-hexane to oil volume ratio of 0.575: 1, and reaction temperature of 70 °C.     

Study of variables affecting the synthesis of biodiesel from Madhuca Indica oil

Biodiesel derived from non‐edible Madhuca Indica oil (MIO) seems to be a better alternative to diesel oil in India. In the present work, effects of reaction variables such as mass ratio of methanol to oil, catalyst concentration, reaction time and reaction temperature on biodiesel yield were studied. The acid value of the commercially available MIO is high, and hence a two‐step process was used to produce biodiesel from MIO. In the first step, the acid value of the MIO was reduced to less than 1 mg KOH/g, using acid‐catalyzed transesterification. In the second step, the pretreated MIO was converted to biodiesel using alkaline‐catalyzed transesterification. From the experimental results, it is observed that the optimized conditions for biodiesel production are a 1 : 4 mass ratio of methanol to oil, 55 °C reaction temperature, 120 min of reaction time, and 1% sodium hydroxide catalyst. The properties of the MIO biodiesel were found to be within the biodiesel limits of the European Union. Hence, the MIO biodiesel can be used as a substitute for diesel for the sustainable development of rural areas and as a renewable fuel.     

超声波法制备生物柴油

在超声波条件下,以大豆油为原料,氧化钙为催化剂,利用正交试验研究了催化剂用量、油醇比、反也时间和反应温度等对生物柴油产率的影响。南实验得最佳工艺条件为：油醇比（质量）为0．9：1,反应时间为30min,反应温度为45℃,催化剂用量为0．9％（占原料油用量的质量分数）。在该条件下制备的生物柴油收率可达96％,其凝点为-2．2℃闪点为112℃,运动粘度为3．93mm／s,其性能与0号石化柴油比较接近。