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随着能源危机的加剧和环保的要求,探索发展替代燃料及可再生能源成为世界各国迫切需要解决的问题。生物柴油(Biodiesel)作为一种生物质能最引人注目,它是一种含氧清洁燃料,具有优良特性,作为优质的柴油代用品,属环境友好型绿色燃料,具有深远的经济效益与社会效益。
生物柴油的主要成分是脂肪酸甲酯,是以可再生资源为原料制成,具备与矿物柴油相近的性能。针对生物柴油原料的多样化,采用不同的方案和工艺,实现原料向产品的转化。以精炼油脂为原料,采用碱催化酯交换法,通过高碘酸钾氧化法分析甘油含量,比较简便经济地得出原料转化率;以粗脂肪酸为原料,采用酸催化法,通过反应前后酸值分析,快速准确地得出产品纯度。
文中研究了以精炼大豆油为原料,采用季铵碱为催化剂,催化油脂甲醇解,得到生物柴油产品。以四甲基氢氧化铵为催化剂,研究发现酯交换得到的产品颜色浅,反应条件温和,后处理简单,优化条件下转化率达90%以上,催化能力与氢氧化钾、氢氧化钠相比较弱。
以粗脂肪酸为原料时,采用固体酸催化甲酯化反应,得到脂肪酸甲酯,即生物柴油产品。采用对甲苯磺酸为催化剂,通过四因素四水平正交实验,得出各因素对反应的影响程度如下:醇酸摩尔比>温度>催化剂用量>反应时间。在醇酸比为6:1,催化剂为原料2.0%(质量分数),温度70℃条件下反应6h,转化率达98%以上;采用强酸型阳离子交换树脂催化,在65℃下进行正交实验,得出各因素对反应的影响程度如下:醇酸摩尔比>反应时间>催化剂用量>助剂用量。对甲苯磺酸催化合成生物柴油为均相反应,阳离子交换树脂催化为多相反应,前者转化率较高,而后者强酸性阳离子交换树脂催化反应条件温和、无腐蚀、选择性好、副反应少,便于连续化生产,后处理简单无需中和与水洗,减少了环境污染。