酯交换法制备生物柴油的研究
生物柴油的制备及其催化剂的研究
生物柴油的制备及其催化剂的研究随着能源需求日益增长,化石燃料逐渐走向枯竭,开发生物能源逐渐成为了人们的重要方向。
其中,生物柴油因其环境友好、可再生等特点备受关注。
本文将着重介绍生物柴油的制备及其催化剂的研究。
一、生物柴油的制备方式目前,生物柴油的制备方式主要有四种,分别为酯交换法、酯化法、水解法和微生物法。
其中,酯交换法和酯化法较为成熟,应用也最广泛。
1.酯交换法酯交换法是目前制备生物柴油的主要方法之一。
在生物柴油酯交换反应中,将油脂中的甲酯与醇交换,从而得到酯类,这种方法被称为酯交换法。
该方法的主要特点是不需要酶和酸催化剂。
酯交换法生产生物柴油的步骤包括:1) 将传统的油脂加热至大约70℃,然后加入甲醇和碳酸钠。
2) 加入少量的碱催化剂(钠或钾)。
3) 在调节好反应过程的操作条件后,生产出生物柴油。
与传统的化学反应相比,酯交换法反应后的环境污染比较少,对环境友好。
2.酯化法酯化法是制备生物柴油的另一种常见方法。
在酯化法中,油脂和甲醇反应生成甲酯和水。
酯化法生产生物柴油的步骤为:1) 将传统的油脂和甲醇混合,然后加入酸催化剂。
2) 在调节好反应过程的操作条件后,生产出生物柴油。
酯化法相对于酯交换法需要更多的酸催化剂,这可能带来更多的环境问题。
同时,当油脂中含有过多的酸时,将有一些非正常的反应和一些损失。
二、生物柴油催化剂研究现状随着人们对生物柴油的需求日益增加,催化剂研究也越来越受人们的关注,催化剂可将反应温度降至更低,改善反应产物出现的问题,因此催化剂在生物柴油制备中的重要性不言自明。
以下将介绍几种常见的催化剂。
1.碱催化剂碱催化剂是制备生物柴油时常见的催化剂。
在酯交换法中应用得比较广泛,常用的碱催化剂有氢氧化钾、氢氧化钠、钠醇溶液等。
碱催化剂反应速度快、成本低、易于操作等优点,在酯交换法中得到广泛应用。
同时碱催化剂生成的反应产物相对较少,具有较好的环保性。
2.酸催化剂酸催化剂是制备生物柴油时另一种常见催化剂。
大豆油酯交换制备生物柴油
大豆一、实验目的1、掌握所选生产工艺的反应机理,合理的对反应装置、反应步骤等环节进行设计;2、了解生产生物柴油对原料性能指标的要求及测试方法:如密度、酸酯、典值、皂化值等;3、掌握生产中各工艺指标的设定与控制,包括反应温度、反应时间、原料配比、催化剂用量、催化剂加入速率等;4、掌握生物柴油的主要品质指标和测试方法:如密度、热值、脂肪酸甲酯、运动粘度、开口闪点、馏程,初步评价所合成的产品质量。
二、实验要求1、查阅文献了解国内外生物柴油的研究状况;2、查阅文献了解生物柴油的基本性能;三、实验部分1、实验原料及设备1.1 原料:大豆油、氢氧化钾、甲醇等1.2 设备:水浴锅、搅拌器、温度计、三口烧瓶、回流冷凝装置、锥形瓶等 1.3 检测试剂:无水氯化钙、氯化氢、无水乙醇、乙醚等 2、分析测定项目2.1 大豆油皂化值的测定取两个洗净的锥形瓶,一个里面加入2g 大豆油,另一个空白,分别加入配置好的KOH 乙醇浓溶液25ml ,并加入一些沸石,回流1h ,不断摇动,取下冷凝器,加入酚酞指示剂,趁热用标准的HCl 溶液滴定并记下所用的体积,根据下式计算皂化值:()2156.11=H cl V V C m -⨯油皂化值()()()()21H cl V V C m ---油式中:空白试验滴定标准浓度HCl 的用量ml ; -试样滴定标准浓度HCl 的用量ml ; 标准HCl 的浓度mol L ; 试样的质量g 。
2.2酯化反应中原料的酸值测定取一个锥形瓶,加入4g 大豆油,加入50ml 乙醚酒精混合溶液,摇匀,冷却至室温,滴加少许酚酞指示剂,再加入30ml 的饱和食盐水,用配置好KOH 乙醇稀溶液滴定至溶液变红且五秒钟不变色,记下所用体积,参照国标GB /T 14489. 3-93,用KOH 乙醇溶液滴定游离脂肪酸,根据下式计算酸值(mgKOH/g 油),即KO H KO H V C 56.11=m ⋅⨯油酸值式中:()()()KO H KO H V ;C ;.m ol L m --油滴定消耗KOH 标准溶液的体积ml KOH 标准溶液的浓度-试样的质量g3、物柴油的合成 3.1 合成反应加50g 大豆油至反应器中,预热到450C,然后在机械快速搅拌下,加入溶入1.1gNaOH 的甲醇溶液,同时打开冷凝水,保持反应温度。
酯交换制备生物柴油的机理及应用研究
但上述方法都会降低生物柴油收率 , 反应结束后
催化剂 与产物分 离 困难 , 肪 酸 甲酯 与副 产物 甘 脂 油 的质 量受到 影 响 , 产 品纯化 和分离 过 程会 有 且 大量 的碱液 、 水排放 , 污 对环境带来 污染 。
体, 即具 有 B  ̄s d碱 活性 中心 和 L ws 活 性 rnt i e e i碱
表 2 固体 碱催化 法制 备生物柴 油
注 : 微 波 加 热方 式 , 渡 功 率 3 0 w。 ① 微 6
12 3 有机碱 催化 法 ..
除固体碱 催 化剂 外 , 究 者还 对 含氮 类 的有 研
和催化 剂 , 同时增 加 了分 离难 度 。 目前 解 决 的办 法有 : 对 原 料进 行碱 精炼 , 先 然后 水洗 除皂 ; 应 反 中加入 过量 的碱催 化剂 ; 料 用选 择性 溶 剂分 离 原 脂肪 酸 , 蒸馏 除 掉脂 肪酸 ; 再 原料 用 酸预 酯化 等 。
石、 类水滑石 固体碱及负载型 固体碱等。其优点 是易与液体物料分离 , 工艺流程简单且环保 , 是生 物 柴油 的一个 研究 热 点 , 年来 的主要 研 究见 表 近 2 。固体碱催化虽然解决 了催化剂与产物分离 困 难 的问题 , 是反应 会 形 成 甲醇 一油脂 一催化 剂 但
12 2 固体碱 催化法 ..
O , H一 易被 H O和 C O 钝化 , 使用寿命短。要求 原 料 油 中 的脂 肪 酸 和 水 含 量 低 。开 发 长 周 期 、
耐水、 耐游 离酸 、 催 化 活 性 的 固体 碱 催 化 剂 是 高
ok利用脂肪酶催化菜籽油与甲醇进行酯交换反应制取生物柴油 (1)
摘要非水相中的酶促酯交换反应广泛应用于油脂的改性。
该反应通过酯交换替换甘三酯中的酰基基团来改善油脂性质。
生物柴油作为一般石化燃料的良好替代品,其发展前景被世界发达国家普遍看好。
本论文从降低生产成本和提高生物柴油品质的角度出发,采用无溶剂系统作为反应体系,利用脂肪酶催化菜籽油与甲醇进行酯交换反应制取生物柴油,简单探讨了生物柴油中甘油含量的测定方法和脂肪酶促酯交换制取生物柴油的反应条件。
采用萃取的方法从生物柴油中提取甘油,用高碘酸钠氧化法对甘油含量进行测定,证明了该方法对甘油含量测定的准确性。
进而又尝试了采用分批加入甲醇的方法来制取生物柴油,发现此法比一次性加入全部甲醇有更高的反应转化率,但是在反应历程的实验中,分批加入甲醇的方法还有待完善。
关键词:无溶剂系统;菜籽油;脂肪酶;酯交换反应;生物柴油ABSTRACTEnzymatic interesterification in non-aqueous phase has been widely used for improving the quality of oil and fats. This reaction provides a useful alternative for replacing the acyl group of glycerides to modify oil and fats. Biodiesel is a good substitute for Petrochemical fuel, and developed country realize that it has good Development foreground. To reduce the product cost and improve the quality of Biodiesel, lipase-catalyzed interesterification of Vegetable oil with Methyl alcohol for Biodiesel production in a solvent free system was explored in this dissertation. The analytical method of Glycerin in Biodiesel and the optimization of reaction conditions were investigated systematically.Glycerin could be extracted from Biodiesel by extraction. And it could be analysised by Sodium Periodata oxidimetry. The accuracy of it has been proved. Trying to join Methyl alcohol by several times in Biodiesel production, we found it was more effective than joining Methyl alcohol by one time. But it need to be improved in the experiment of reaction process.Keywords: Solvent free system; Vegetable oil; Lipase; Interesterification; Biodiesel目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1 生物柴油研究进展 (1)1.1.1 生物柴油的化学组成及物理特性 (1)1.1.2 生物柴油生产研究状况 (1)1.1.3 生物柴油的制备方法 (2)1.1.4 生物柴油生产原料 (4)1.2 生物催化与有机合成 (4)1.3 非水相酶学 (5)1.3.1 非水相酶学的兴起 (5)1.3.2 非水相酶催化的优点 (5)1.3.3 无溶剂系统 (6)1.4 脂肪酶的研究与应用 (6)1.4.1 脂肪酶的研究概况 (6)1.4.2 脂肪酶的催化机制 (7)1.4.3 脂肪酶的底物特异性 (7)1.4.4 脂肪酶在油脂工业中的应用 (8)1.5 菜籽油的研究与应用 (9)1.5.1 菜籽油的性质及组成 (9)1.5.2 菜籽油的工业用途 (9)1.5.3 菜籽油甲酯化 (10)1.6 脂肪酶促酯交换反应 (10)1.6.1 脂肪酶促酯交换反应的催化机制 (10)1.6.2 菜籽油酶促酯交换生产生物柴油 (11)1.6.3 反应体系含水量的影响 (11)第二章材料与方法 (13)2.1 实验材料 (13)2.1.1 脂肪酶 (13)2.1.2 主要试剂及原料 (13)2.2 仪器设备 (13)2.3 实验方法 (14)2.3.1 试剂的配制 (14)2.3.2 酸度计的校准 (14)2.3.3 游离甘油含量测定 (15)2.3.4 总甘油含量测定 (15)第三章甘油含量标准曲线的绘制 (17)3.1 水中游离甘油测定方法研究 (17)3.2 菜籽油中游离甘油含量标准曲线的绘制 (18)小结 (19)第四章脂肪酶酯交换制取生物柴油的研究 (20)4.1 菜籽油中总甘油含量测定 (20)4.2 甲醇的添加对酯交换反应的影响 (21)4.3 生物柴油反应历程实验 (21)小结 (23)结论与展望 (24)参考文献 (25)致谢 (30)第一章绪论1.1 生物柴油研究进展1.1.1 生物柴油的化学组成及物理特性柴油分子是由15个左右的碳链组成的,研究发现植物油分子则一般由14~18个碳链组成,与柴油分子中碳数相近。
酯交换制备生物柴油的机理及应用研究
酯交换制备生物柴油的机理及应用研究I. 引言- 生物柴油的背景及意义- 酯交换反应在制备生物柴油中的应用II. 酯交换反应的基本原理- 酯交换反应的定义和分类- 酯交换反应的基本反应机理- 酯交换反应的影响因素III. 酯交换反应制备生物柴油的研究进展- 常用的酯交换反应催化剂介绍- 酯交换反应制备生物柴油的反应条件优化- 酯交换反应制备生物柴油的研究进展及成果IV. 生物柴油的物理化学性能及应用- 生物柴油的物理化学性质- 生物柴油的燃烧特性、发动机性能及难挥发物的影响- 生物柴油在航空、铁路、船舶、柴油机等领域的应用V. 生物柴油制备及应用前景展望- 生物柴油的优点和局限性- 生物柴油发展的趋势和发展方向- 生物柴油在未来的应用前景展望VI. 结语- 酯交换反应在生物柴油制备中的重要性- 生物柴油在可持续能源发展中的地位- 生物柴油制备及应用的重要性一、引言随着环保意识的不断提高以及对传统化石能源的限制,生物能源逐渐成为可持续能源的主要代表之一。
生物柴油作为生物能源的重要代表之一,因其绿色、清洁、环保等特点备受关注。
酯交换反应作为生产生物柴油的一种有效方法,其原理和机理深受研究者的重视。
本论文主要探讨酯交换制备生物柴油的机理及应用研究,并对其产生的影响做出深入分析。
二、酯交换反应的基本原理酯交换反应的定义是指一种将酯类化合物的羰基基团与另一个酯类化合物酯基结合生成新的酯类化合物的化学反应。
这种反应具有广泛的应用,可以用于制备多种化合物,其中生物柴油就是其中之一。
酯交换反应按照样式可分为几类:全酯交换反应;半酯交换反应;酯化反应;加成反应等等。
酯交换反应的反应机理是指在碱催化下,对于两种不同的酯类化合物A和B,A酯基中与羰基相连的氧原子上有一个负电荷,这个负电荷和B酯基中的羰基相连的氧原子上的未成对电子形成缩短的O…O键,从而实现化合物A和B之间酯交换反应的发生。
酯交换反应的影响因素主要有反应物中酯基的种类、碱催化剂的类型、反应温度、反应物的比例以及反应时间等。
酯交换法制备生物柴油的研究
第50卷第1期2021年1月应用化工Applied Chemical IndustryVoe.50No.1Jan.2021酯交换法制备生物柴油的研究荣俊锋,程茜,朱永全,张晔,李伏虎,王金明,刘铭(安徽理工大学化学工程学院,安徽淮南232001)摘要:通过酯交换反应制备生物柴油。
研究了甲醇用量、大豆油用量、催化剂用量、反应时间对生物柴油性能的影响。
结果表明,60C水浴条件下,催化剂用量在0.8-0.88y之间,浊度出现最低值;催化剂用量在0.90-0.94g 之间,酸值较低;催化剂用量在0-8y处,碘值出现最高值;催化剂用量对生物柴油的黏度性能影响不大。
在60C 水浴条件下,随着反应时间的增加,生物柴油的浊度逐渐降低;黏度呈现微小先降低后增加的趋势;酸值呈现增长趋势;碘值呈现降低趋势;水分含量为先增加后减少的趋势&最后又对四个生物柴油样品进行了红外分析。
以期为生物柴油的制备及性能测定提供一定的借鉴。
关键词:生物柴油;性能;酸值;碘值;浊度中图分类号:TQ517文献标识码:A文章编号:1671-3206(2021)01-0113-04Preparation of biodiesd by transesteriUcationRONG Jun-feng,CHENG Xi,ZHU Yong-quan,ZHANG Ye,LI Fu-fu,WANG Jin-fing,LIU Ming(School of Chemical Engineering,Anhui University of Science and Technod/,Huainan232001,China)Abstract:BiodAsel was prepared by transeste/fication/action.Tha effects of methanol dosaga,soybexn oil dosaga,catalyst dosaga and reaction tima on tha pe/ormanco of biodiesel were studied.Tha result-showed that tha tu/id/y valuv was tha lowest undvr tha condition of60C water bath,when tha catalyst dosaga was b/won0.8〜0-8g.Tha amount of catalyst was b/won0-0〜0.94g,and tha acid valuv was low.When tha catalyst dosaga was0.88g,tha Adina valuv was tha highest.Tha amount of catalyst has littla effect on tha yiscosity of biodiesel.Undvr tha condition of60C watar bath,tha tu/id/y of biodiesel g/dudly decrexsed with tha incmca of reaction tima.Tha yiscos/y decrexsed first and then in-crexsed slightly.Tha acid vylua showed an incmxsing tmnd.Tha iodina vylua showed a dec/xsing tmnd. Tha moisture content is tha tmnd of first increxsing and then decrexsing.Findlc,four biodiesel samplas were andyzed by infrared spectmscopy.In ordvr to pmvida soma reference for tha preparation and per-formanco determination of biodiesel.Key—ois:biodiesel;performanco;acid vylua;Adina vylua;tu/id/y以可再生的植物油或动物油为原料油,通过酯交换工艺可制成生物柴油)1t*&生物柴油是可再生能源,发展潜力大[3-5]&目前生物柴油制备方法主要有:直接混合法、微乳液法、高温裂解法和酯交换法&其中酯交换法因其反应所需仪器简单易得,原料来源广泛,方法更为有效[6-11],是一种更有效、简单且可行性更高的方法,本文选用酯交换反应进行生物柴油的制备[4,12-14]&1实验部分1.1材料与仪器大豆油,由淮南市吉福粮油有限公司提供;甲醇、氢氧化钾、乙醇(95%)、乙Z、酚駄、乙酸、碘化钾、硫代硫酸钠、环己烷、可溶性淀粉、氯化碘、硫酸银、硫酸汞、浓硫酸、重锯酸钾、硫酸亚铁W、七水合硫酸亚铁、邻菲罗咻、活性炭、氢氧化钠、氯化钠、盐酸、邻苯二甲酸氢钾均为分析纯&HI88703高精度台式浊度测定仪;DF-II数显集热式磁力搅拌器;PTF还电子天平&收稿日期:2019T1T6修改稿日期:2020T3T5基金项目:安徽省科技攻关项目(1301042130);2019年省级大学生创新创业训练计划(S201910361173);安徽理工大学青年基金资助项目(12661)作者简介:荣俊锋(1987-),男,河南周口人,安徽理工大学实验师,工学硕士,主要从事环境化工、废水净化的研究&电话:136****0310,E-mdO136********@114应用化工第50卷1.2实验原理在碱催化剂的作用下,油脂与甲醇可以发生酯交换反应,生成产物脂肪酸酯和甘油。
大连理工大学科技成果——超临界萃取-酯交换反应偶合法由原料直接制备生物柴油
大连理工大学科技成果——超临界萃取-酯交换反应偶合法由原料直接制备生物柴油
一、产品和技术简介:
生物柴油作为一种清洁的可替代能源受到越来越多的重视。
以往制备生物柴油的方法存在一些无法避免的弊端,像物理法尽管简单,但产品质量差、存在严重的发动机积碳、润滑油污染等问题,而化学法则工艺复杂、产品分离困难、产生环境污染等。
本课题利用超临界萃取-酯交换反应偶合法由原料直接制备生物柴油,该方法可以在较为温和的条件下由一步法直接从原料制备生物柴油,并且工艺简便,成本低,便于制造成可移动的生产装置,非常适合于就地生产和普及推广。
二、应用范围和生产条件:
目前,生物柴油的应用方式有三种:作为石化柴油润滑性添加剂,一般生物柴油的加入剂量低于5%;作为石化柴油的调和部分,主要应用于运输业、海运业及其他容易造成环境污染的领域(如矿井),研究表明,生物柴油在保持性能不变的同时,还降低了发动机的磨损,多数测试显示20%生物柴油与80%传统柴油相混合的使用效果最好;纯生物柴油作为燃料使用。
通常的标准化学化工实验室即可安装运行,无特殊要求。
三、获得的专利等知识产权情况:
超临界萃取-酯交换反应偶合法由原料直接制备生物柴油的方法,ZL200810010373.1,中国,2011-09-14授权。
四、规模与投资、成本估算:
视用户的具体生产状况。
采用CO2为溶剂,无毒、无污染。
而且CO2可以回收循环利用。
因此本工艺具有潜在的技术经济性。
五、提供技术的程度和合作方式:
转让小试成果,培训人员操作水平达到技术合同要求。
六、配图:
七、产业化程度:中试阶段。
固定化脂肪酶催化酯交换制备生物柴油的研究进展
根霉 脂肪 酶 、 毛霉 脂 肪酶 、 猪胰 脂肪 酶等 。而 常用 的
其 催化 活性 与其 碱 度有关 。均相 碱催 化剂 虽在 较低
载体材料有沸石 、 分子筛 、 磁性载体材料、 球状特大
孔树脂 等 。脂肪 酶 对 载 体材 料 有 很 高 的 要 求 , 高 如 比表 面积 、 亲疏 水性 、 物化 稳定 性及 抗 降解性 等 。表
交换 的产 物 脂肪 酸 甲酯 ( 生物 柴油 ) 作 为柴油 的替 可 代 品 。与普 通柴 油相 比 , 生物 柴油 具有 高 十六烷 值 、
含硫量低 、 可生物降解和闪点高等优点 ; 而且燃烧废
气 中微粒 子 、 碳 氢 化 合 物 、 O 和 C 含 量 低 , 总 S2 O 是
一
温度下可获得较高收率 , 但对原料 中游离脂肪 酸和
水 含量 有较 高 要 求 。游 离 脂 肪 酸 会 使 催化 剂 失 活 , 易 使反 应 体系 乳化 , 致 产 品难 以 分离 。均相 酸催 导
化 剂 ( S H。 O4 HC 等 ) H。 O 、 P 、 1 在游离 脂 肪酸含 量 较
1 列举了用于制备生物柴油的部分固定化脂肪酶。
Na i Di e和 C s u dn r H 在 固定 化 dr z g o k nAy ie 等[]
高的油料中较有效 , 但这类催化剂一般存在活性低 、
副反应 多 、 反应 温度 高 、 甲醇 较多过 量 及腐蚀 设 备 需 等缺 点 。酶催 化剂 的反 应 条 件 温 和 , 副 产 物 甘油 但
废弃食用油制备生物柴油
实验27 废弃食用油制备生物柴油一、实验目的1.了解酯化-酯交换—水蒸汽蒸馏法制备生物柴油的制备方法。
2.熟悉酯化、常压蒸馏、分液等有机反应的基本操作。
3.了解用KOH/乙醇溶液滴定游离脂肪酸含量和液相色谱测定脂肪酸甲脂含量的分析方法。
二、实验原理废弃食用油的主要成份为甘油三酯,利用废弃食用油制备生物柴油主要是应用酯化和酯交换反应。
其基本反应原理是:废弃食用油的酸和甲醇在酸催化剂下发生酯化反应,生成相应的脂肪酸甲酯,酯化反应后在室温下加入KOH到甲醇溶液。
将废弃食用油的大部分甘油三酯和甲醇在碱催化剂下发生醇解酯交换反应,生成相应的脂肪酸甲酯,基本反应式如下:12OH2 OH2+R1COOCH3R2COOCH3R3COOCH3(A ) (B) (S) (P)上式中:A—甘油三酯;B—甲醇;S—甘油;P—脂肪酸甲酯酸值测定原理:游离脂肪酸系弱酸,其离解平衡常数为1.0×10-5,用 0.1 mol·L-1 氢氧化钾中和时,其滴定pH突跃在8~9.7。
因此,以溶剂溶解油脂后,可以用酚酞为指示剂,用碱的水溶液或酒精溶液滴定油脂中的游离脂肪酸。
三、主要仪器与试剂1.仪器分析天平,电热恒温干燥箱,水浴锅,三口烧瓶,分液漏斗,冷凝管,烧杯,搅拌器。
2.试剂废弃食用油,无水甲醇(分析纯),浓硫酸(分析纯),氢氧化钾(分析纯),十一酸甲酯(分析纯)。
四、实验步骤安全预防:甲醇具有麻醉作用,且毒性很强,易挥发,量取及反应过程注意密封,以防泄漏,误入人口。
1.酯化反应在酯化装置中加入废弃食用油20 mL,热浴升温至60 ℃左右,将甲醇和催化剂硫酸50 mL(取2.5 g浓硫酸先溶解于50 mL甲醇中)通入酯化装置,摇匀。
甲醇与原料在90℃下进行激烈反应,反应时间为120 min。
反应产生的水及未反应的甲醇蒸汽经冷凝器冷凝收集。
在反应过程中定时取样检测酸值。
2.酯交换反应酯化反应完成后,冷却至室温,加入20 mL甲醇,充分混匀,然后边搅拌边加入KOH到甲醇溶液,调至中性后,加入0.5 g KOH。
酯交换法制备生物柴油研究进展
酯交换法制备生物柴油研究进展(昆明理工大学化学工程学院,昆明 650500)摘要:介绍了酯交换法生产生物柴油的原理及方法,及国内外生物柴油制备方法的研究进展,主要阐述了非均相催化、均相催化、生物催化和超临界催化技术等酯交换法的研究进展。
阐明了各种催化法的优缺点,指出了目前酯交换法研究的热点和未来发展的方向。
关键词:生物柴油;酯交换法;非均相催化;均相催化;生物催化;超临界催化技术;催化剂Research progress on preparation of biodieselby transesterificationLinKai( School of Chemical Engineering ,Kunmming University of Science and Technology,Kunmming 650500)Abstract:The principle and methods of preparing biodiesel by transesterification are introduced. The development situation on preparation methods of biodiesel was introduced,and worldwide transesterification techniques for biodiesel synthesis including the homogeneous catalyst,heterogeneous catalyst,biology catalyst,supereritical fluidmethod,were summarized.The merits and disadvantages of dif-.ferent catalysts were illustrated,and the research hotspot and development direction for transesterification were indicated.Key words :biodiesel;transesterification;Not homogeneous catalysts ;Homogeneous catalysts ;Biological catalysis ;Supercritical catalytic technology ;catalyst1.引言随着社会经济的增长,人类社会对化石能源消耗与日剧增,与之相反,世界的石化能源(煤、石油、天然气等)储量正逐渐减少。
酯交换法制备生物柴油的研究进展
在传统的酸碱催化酯交换过程中,催化剂分离 比较难。因此,多相催化酯交换过程逐渐受到人们 的关注。Peterson 等[33]首先将多相催化引入油菜籽 油的酯交换过程中。由于多相催化剂的存在,反应 混合物形成油 甲醇 催化剂三相,因而反应速率相 对较慢,但大大简化了反应产物与催化剂的分离。
Gryghewicz[ 34]对多相 催 化 油 菜 籽 油 的 酯 交 换 进 行了深入研究,引入超声波和共溶剂 THF( 四氢呋 喃)以促进反应。对 Ba( OH)2 、Ca( MeO)2 和 CaO 催化剂进行对比,Ba( OH)2 和 Ca( MeO)2 催化活 性比 CaO 高。吕亮等[35]采用固体碱催化剂 LDH / LDO 催化植物油脂交换,转化率可达到 98. 5 % 以 上。Stern 等[36]使用 ZnO、ZnO 和 Ah2 O3 的混合物 以及铝酸锌催化制备脂肪酸酯,取得了比较好的收
碱催化 酯 交 换 反 应 的 速 率 比 酸 催 化 要 快 得 多[5]。常用 无 机 碱 催 化 剂 有 甲 醇 钠[20]、 氢 氧 化 钠[21]、氢氧化钾[22 ~ 24]、碳酸钠和碳酸钾等。
预酯化-酯交换法利用餐饮废油脂制备生物柴油
( D e p a r t me n t o f C h e mi c l a E n in g e e r i n g S h u n h u a E n e r g y C o l l e g e o f L i a o n i n g P e t r o c h e mi c l a U n i v e r s i t y , F u s h u n 1 1 3 0 0 1 , C h i n a )
化
学
工
程
师
C h e m i c a l E n g i n e e r
文章编号 : 1 0 0 2 — 1 1 2 4 ( 2 0 1 4) 0 2 — 0 0 5 5 — 0 4
2 0 1 4 年第 O 2 期
置
麟 师 园 弛
预 酯化 一酯交换 法利 用餐饮 废 油脂制备 生物柴 油
中图分类号 : T Q 6 4 5 文献标志码 : A
设计实验 生物柴油的制备及表征
生物柴油的制备及表征一:实验目的(1) 了解餐饮废油化学法制备生物柴油的原理和操作方法。
(2) 熟练掌握离心分离、回流、减压蒸馏等操作技术。
二:实验原理本次实验通过酯交换反应由植物油制备生物柴油。
用菜籽油代替废油。
酯交换法:目前工业生产生物柴油的主要方法是酯交换法,即用各种动物和植物油脂与甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等低碳醇在催化剂作用下反应而成.因甲醇价格低廉,故常用甲醇.酯交换法又包括:酸或碱催化法、生物酶法、工程微藻法和超临界甲醇法。
以甲醇为例:催化剂一般为酸、碱或酶,其中碱性催化剂包括NaOH 、KOH 、各种碳酸盐以及钠和钾的醇盐,酸性催化剂常用的是硫酸、磷酸或盐酸皂化:原来指动植物油脂与碱作用而成肥皂(高级脂肪酸盐)和甘油的反应,现在指酯与碱作用而生成对应的酸(或盐)和醇的反应。
是C H 2 C H 2C H C O O R ' C O ORCOO R "3 C H 2O H+ C H 3 CO OR C H 3 C OO R 'C H 3COOR "C H 2 C H 2 C HO H O HO H+ 生物油脂一种水解反应。
三:实验材料及仪器仪器:三口烧瓶、圆底烧瓶、带搅拌功能的电热套、球形冷凝管、直形冷凝管、温度计、烧杯、分液漏斗、铁架台、锥形瓶(250mL)、试剂瓶、容量瓶、称量瓶、玻璃棒,PH试纸。
药品:甲醇、正己烷、固体氢氧化钠、菜籽油.四:实验步骤1、先将三口烧瓶和锥形瓶做干燥处理,取甲醇4.6克(5.8毫升)放到锥形瓶中,后称取0.2克氢氧化钠并使之溶解在甲醇溶液中。
2、先向三口烧瓶中加入20克菜籽油,称取40克正己烷(61毫升)做共溶剂并加到烧瓶中。
3、当氢氧化钠完全溶解于甲醇溶液中后,将其加到三口烧瓶中,磁子搅拌。
4、恒温水浴加热,温度保持在60—65度左右,流1.5—2小时。
5、停止加热后,冷却。
取出三口烧瓶,将其中的产物移至分液漏斗中,静置(2.5—3小时是否有快捷方法?),分液,上层为生物柴油,正己烷和甲醇 下层主要为甘油。
Ba(OH)_2催化酯交换反应制备生物柴油
酯化/ 酯交换方法制备 的脂 肪酸 甲酯L,作为 良好 的石化 5 J 柴油替代 品,生物柴 油具有环境友好 、动力性 能优越 、 应 用 简便 、存 储 安 全 、可 再 生 的 的诸 多优 点【。生 物 柴 油 6 J 是 目前世界各 国可 再生能源领域研 究和推广 的重 点 ,特
沉淀 的形式 回收 ,这样简化 了催 化剂 的回收及后处理工 艺 ,不形成酸碱废 水排放 ,同时也可很 好解决 B ( H) aO 2 毒害 污染 问题 。而 目前 国内外对 此 尚未 见报道 ,本文对 其进行 了较系统 的研究 。
1 实验材料与方法
1 1 原 料 及 试 剂 .
大 豆 油 、 亚 麻 油 、 花 生 油 、 菜 籽 油 均 购 于 昆 明油 脂 公 司 ;B ( H 2 H2 aO ) 8 O、KO  ̄ H、 甲醇 、K 、NaSO 及 其 I 22 3
程 。酯交换法具有 工艺成熟、费用较低 、所得产 品性质 稳定等优点 。根据酯 交换反应使用 的催 化剂种类及 是否 使用催化剂 ,酯交换法 又可分为化学 酯交换 、酶法 酯交
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第2 4卷 第 8期 20 0 8年 8月
农 业 工 程 学 报
T a s c i n f h AE r n a to s eCS o t
V_ .4 No 8 0 2 1 .
A u 20 g. 08 1 97
B ( H) 催 化 酯 交换 反 应 制 备 生 物 柴 油 aO 2
沉淀 的形式简单 、完全回收 。Ba )可作 为一种有潜力 的生物柴油制备催化剂 。 ( 2 OH 关键 词 :生 物 柴 油 ; 酯 交换 反应 ; 氢 氧化 钡 ; 正 交 试验 中图分类号 :s l 26 刘伟伟 ,马 文献标识码:A 文章编号 :10 — 8 9 2 0 ) 8 0 9 — 5 0 2 6 1 (0 8 一 - 17 0
超声波辅助光皮树油酯交换制备生物柴油的研究
b ta o n — s it d T a s se i c to y Ul s u d a sse r n e trf a in r i
WEN a 。 MA Mig y u ,W U Xin mi g ,C N S a g , I h o bn L U J n b n Xio n —o a . n HE h n X AO Z u . i g , I i . e a
C
摘
W EN a Xio
Байду номын сангаас
要 : 采 用超 临界 C :萃取 光 皮 树 油脂 , 究 了超 声波 辅 助 条 件 下 光 皮 树 油 脂 酯 交换 反 应 制 备 O 研
林 . ∽
产
生物 柴 油 , 察 了 不 同 因 素对 酯 交换 率 的 影 响 。结 果表 明 光 皮树 油 脂 酯 交 换 制 备 生 物 柴 油 的 最 佳 考
第 3 卷 第 2期 1
21 0 1年 4月
与 工 业
o r s r d c s fFo e tP o u t
Vo . No. 1 31 2 Apr 2 . 011
超 声 波 辅 助 光 皮 树 油 酯 交 换 制 备 生 物 柴 油 的研 究
温 晓 麻 明友 , , 吴显 明 , 上。 陈 ,肖卓柄 刘建本 ,
化 d k
学
关 键 词 : 光 皮 树 油 酒 交换 ; 生物 柴 油 ; 声 波 超
中 图分 类 号 :Q 5 . T 3 10 文献标识码 : A 文 章 编 号 :2 3— 4 7 2 1 )2— 0 8— 5 0 5 2 1 (0 1 0 05 0
P e a a in o i d e e r m r s Wi o i n r i Oi r p r t f B o i s lfo Co mu l n a a F u t l o s
生物柴油制备综述
生物柴油制备综述虽然脂肪酸甲酯(生物柴油)在上个世纪80年代才广泛被用作柴油机燃料,但天然油脂酯交换反应在1945年就已经取得美国专利。
在1949年Smith申请的专利中,酯交换反应的醇油摩尔比为6:1到12:1,反应温度20-35℃,催化剂NaOH的用量为油重的0.005-0.35%,这个反应是均相反应。
虽然在40年代就有了天然油脂与甲醇酯交换制备脂肪酸甲酯的专利,但人们对这个反应进行深入研究还是在进入80年代之后。
在这20多年的时间里,人们开发了更多的催化剂和方法进行酯交换反应,得到的脂肪酸甲酯被用做柴油机燃料,因而称为生物柴油。
目前,由动植物油脂酯交换制备生物柴油的方法主要由四种:液相反应、固液相反应、高温高压反应、脂肪酶催化反应。
现有的工艺主要是碱(NaOH、KOH、NaOCH3等)催化的液相反应,固体碱催化的固液相反应工艺近期将有可能在法国工业化,高温高压无催化剂的酯交换反应也将可能在近几年进行工业应用,而脂肪酶催化的酯交换反应还需要更长的时间才可能工业化。
1 以酸或碱为催化剂的液相反应此法是指在强碱(如NaOH、KOH、NaOCH3等)或强酸(如HNO3、H2SO4等)存在下油脂与甲醇的酯交换反应,由于这些催化剂都能溶于甲醇,反应是在液相中进行,故称为液相反应法。
在80年代初期,Freedman以大豆油、葵花油、棉籽油、花生油为原料研究了各项参数对植物油酯交换反应活性的影响,结果表明:最优的反应条件是用NaOH或甲醇钠做催化剂,反应温度大于60℃,醇油比为6:1,反应时间为1小时;在同样的反应条件下酸催化的酯交换反应速率比碱催化的慢;用甲醇、乙醇或正丁醇都能得到好的收率。
Nimcevic等用菜籽油与1-4个碳的醇酯交换制备生物柴油,用KOH或H2SO4做催化剂。
结果表明,用碱做催化剂时只能制备甲酯或乙酯,而丙酯和丁酯只有在酸催化剂存在下才能获得,菜籽油与异丙醇或异丁醇的反应速率要低于与直链醇的反应。
酯交换法制备生物柴油的工艺研究
(青 岛科 技 大 学 化 工 学 院 ,山 东 青 岛 266042)
摘 要 :采 用 大豆 油在 催化 剂 氢氧化 钠 作 用 下与 甲醇发 生 酯 交换反 应制 备 生物 柴 油 ,研
究 了醇 油摩 尔比、催 化 剂质 量 分数 、反应 时 间 、反 应 温度 等 对 反 应 产 率的 影 响 。采 用 气 相
酯交 换法 等 j。同其 它方 法 相 比 ,酯 交 换 法 具 有 :【艺 简 单 、费 用 较 低 、制 得 的 产 品 性 质稳 定 等 优 点 ,因此 成为 研 究 的 重 点 。酯 交 换 法 主要 有 酸 催 化酯 交 换 、碱 催 化 酯 交换 、酶 法 催化 酯 交 换 、多相 催 化酯 交换 、均 相体 系 催化 酯 交 换 和 超 临界 酯 交 换 。本 工作 :考察 了 大 豆油 与 甲醇 在 浓硫 酸 、磷 酸 、对 甲苯磺 酸 ]、氢 氧化钠 [6]、氢 氧化 钾¨7 j、氧 化钙等不 同催 化剂 作 用 下 的酯 交换 反 应 。通过 对 上述催 化剂在酯 交换 反应 中催化效 果 的 比较 ,得 出 氢 氧化 钠催化 效 果较 好 。所 以本 实验 重 点 考 察 了 以氢 氧化钠为催 化剂制 备生物 柴油的工艺 过程 。
Table 1 Effect of different catalyst on the yield of biodiesel
餐饮废油酯交换法制备甲酯生物柴油实验
餐饮废油甲酯生物柴油的制备文献信息查阅报告姓名:王安班级:08应用化学2学号:08005120摘要随着石油化工能源日益枯竭, 生物柴油作为绿色油品在国际上引起了人们关注首先对我国饮废油脂的产生与管理现状进行了论述, 并对餐饮废油脂制备生物柴油的基本原理及各种工艺方法进行了综述。
关键词餐饮废油脂现状预处理随着我国经济社会的快速发展, 城镇化的逐步推进, 人民生活水平的不断提高, 全国酒楼、宾馆、饭店等餐饮行业日益发达, 由此导致地沟油和湘水油数量不断增多, 而这些数量众多的餐饮业废油脂阻塞管道、河道, 也造成日趋严重的环境污染。
近年来, 虽有一些小企业对其进行回收加工, 但现状混乱, 规模小、地域分散、利用率低, 且多处于无人监管的“无政府”状态。
一些废油脂加工点设备简陋, 没有污水处理设施, 回收油脂后, 随意倾倒废渣、废水, 对生活环境、生态环境造成污染。
少数无良从业人员更将废油脂经过脱酸、脱水、脱色、过滤等工序提炼后混合甚至伪装成食用油, 回流餐厅和食用油市场, 严重危害人民的身体健康。
然而, 这些废油脂, 本身也是一种可回收利用的有用资源, 对它进行回收加工利用, 可以为我们创造价值, 产生可观的经济效益和社会效益。
当前, 废油脂制备生物柴油的技术开始兴起。
生物柴油是一种环保可再生能源, 通过以不饱和油酸C18 为主要成分的甘油脂类油脂与低碳醇经转酷化反应获得, 大量文献表明废油脂制备的生物柴油可作为柴油机的的替代燃料或者其它用途[1~5],。
就我国而言, 由于每年产生大量的废油脂无法处理处置, 不仅造成了巨大的污染, 而且近几年不断出现一些“毒油”事件。
因此, 在石油价格升高和石油缺乏的时代下, 废油脂制取生物柴油的市场前景广阔。
1 废油脂的预处理及现状全球餐饮废油的产量巨大[6], 就我国而言, 据资料显示[7]北京市内的饭馆一天就可以产生废油脂20t(年产7000多t):南京市现有饮食、食品加工和屠宰企业1万多家, 每天排放数百t污水, 其中一年产生近5000t废油脂上海市区1998年的食用油消费量为20万t , 其中行业用油8万t, 估计餐饮业用油达4万t,按20%算, 则全市餐饮业产生的废油量8000t左右;深圳经济特区按目前餐饮业营业状况、隔油池使用情况以及收集能力, 估算每年的废油脂收集量为3000多t。
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黄斌 “ 在其 著作 《柴油制备技术研究进展 》中提到 ,早在 一个 多世 纪以前 ,就有人 曾经尝试过将植物油直接使用 于内燃 机 中,遗憾 的是 由于植物油低挥 发及高黏度性 能 ,导致 其贮存和燃烧 过程中发生一系列不 利于降低成本 和减少废气物 的 排放 等问题.为了解决这些不利 问题 ,科学 家们 专门研制开发 了许 多能改变植物油性能 的工业 技术 ,以便 能更好的适应 当 前社 会生活的发展需要.研究发现 ,利用热裂解法得到 的生物柴油 ,碳 含量 和灰 度等方面都达不到生产使用 标准 ;用酯交换 法制备生物柴 油的研究过程 ,反应历程简单 ,实 际工业 生产 中操作容易 ,得到 的生物柴油符合 生产使用标准.因此 ,酯交换 法制备生物柴油在实际工业生产 中应用较广泛.
Study on the Biodiesel Prepared by Ester Exchange Reaction
XU Ling ,WANG Yin,W ANG Li—hui ,U Jiu—ming ’
(1.College of Chemistry and Chemical Engineer ing,Inner Mongolia University f or Nationa lities,Tongliao 028043, China;2.Inner Mongolia University Castor Industrial Engineer ing Research Center,Tongliao 028043,China)
张怀渊0 等在其著作 中曾经系统地 阐述 了酯交换反应是 “动植物油脂 在催化剂存 在或超 临界条件下 ,与低链醇类发生 醇解反应生成脂肪 酸单 酯的反应过程 ”.据 司耀宾 等人 的研 究结果可知 ,酯交换 法制备生物柴油的反应可选择在较温 和 的条件下进行 ,因此如何选择合适 的催化剂 ,对生物柴油的产 率和生产 质量都有很大 的影 响.
基金项 目:内蒙古 自然科学基金项 目(2011BS0203),内蒙古 自治区高校蓖麻产业工程技术研 究中心项 目(BMYJ2011001) 作者简 介 :徐玲 ,内蒙古 民族 大学化学化工学 院副教授 ,博士 .
第 1期
徐玲 等 :酯交 换法 制备 生物 柴 油 的研 究
19
酸催 化法对反应 温度 的要求 比碱催 化法要高.在原材 料方面 ,少量水和 FFA的存在 ,对酸催化剂催化能力影 响不大.并 且 ,FFA在 该条件下会发 生酯化反应 ,其酯化 的反应速率要远 远大于酯交换 的反 应速率 ,若使用价格 比较低廉 的废油作 为 原材 料制备生物柴油 ,可降低 生产成本. 1.2 均 相 酸碱 催 化 酯 交 换 法
(1.内蒙古 民族大学 化学化工学 院,内蒙古 通辽 028043;2.内蒙古 自治区高校蓖麻产业工程技术研究 中心 ,内蒙古 通辽 028043)
(摘 要 ]本文主要对酯交换法制备 生物 柴油进行 了系统的 阐述.根据所选择催化剂 的不 同 ,详细介绍 了均相 催 化 、非均相催化 、脂肪酶催 化 以及超 临界四种酯交换方法 .旨在为酯交换 法制备生物柴油 的研究开发及应 用提供参 考. [关键词 ]酯交换 ;生物柴油 ;制备 [中图分类号 ]TE667 [文献标识码]A [文章编号]1671一o185(2o12)ol一0018—02
在均相酸碱 催化酯交 换反应 中 ,常用 的酸碱催 化剂主要有 有 HC1,NaOH,KOH等 .在 利用均相 酸碱催化酯交换 法制备 生物柴油时 ,一般 多选用碱性催 化剂.碱 性催 化剂 (如 NaOH和 KOH),价格 比较便宜 ,催化效 率 比较高 ,因而在 实际的工业 生产 中应用较广泛 .刘江“ 研究小组在采 用均相催化椰 子油制备生物柴油 的研究 过程 中发现 ,均相酯化 的甲酯 转化率要 比 传统 的 甲酯转化 率高.另外 ,均相 反应能够使酯化 反应需要 的条件变得温 和 ,使一些 反应条件较难 控制甚至难 以达 到的酯 化 反 应 在 常 温 下 进 行 .
根据所选择 的催化 剂不同 ,采 用酯 交换 法制备生物柴油主要可 以分 为均 相酸碱催 化法 、非均 相酸碱催 化法 、脂 肪酶催 化法 以及超临界法等几种. 1 酸 碱催 化酯 交 换法 1.1 酸 碱 催 化 酯 交换 法主 要 包括 碱 催 化 法和 酸 催 化 法
碱催 化法对温度 的要求不高 ,在较低 的温度下可 以获得 比较高 的生物柴油产率 ,但对于所使用 的原材料 中的许 多物 质如 游离脂肪酸 (FFA)和水含量等都有着 较为严格 的限制.因而在 实际工业生产中 ,碱催化 酯交 换法制备生物柴油受到很 大 限制 ,所 以许多研究者转向选择用酸催 化酯交换法.
第 27卷 第 1期 2012年 1月
内蒙古 民族大学学报 (自然科学版)
Journal of Inner Mongolia University for Nationalities
V01 的研 究
徐 玲 L ,王 寅 ,王丽辉 ,李久 明 。
Abstract: In this paper, the m ethod of preparation biodiesel by ester exchange reaction was systematically descr ibed. The method was included homogeneous catalysis, heterogeneous catalysis, lipase catalysis and superer itical according to the diferent catal ysts. The purpose of the paper was to provide the reference to the use, development and application of biodiese1. K ey words: Ester exchange; Biodiesel;Preparation