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近几年原油价格高居不下,而全球对能源的需求越来越迫切,作为可再生能源之一,生物柴油产业得到迅速的发展。以废弃油脂制备生物柴油具有价廉、来源广泛的优点,不仅可以解决废弃油脂对食品安全和环境保护的威胁,而且可以解决生产生物柴油的原料成本过高的问题。本文选用高酸值废弃油脂为原料,通过酯化-酯交换两步法制备生物柴油。
酯化反应采用甲醇连续反应方式,分别以对甲苯磺酸、甲基磺酸、磺基水杨酸、氨基磺酸为催化剂,除氨基磺酸外其他几种有机酸都具有较好催化效果。以对甲苯磺酸为催化剂,在反应温度110℃,甲醇流量5.3mL/min时,反应35min后废弃油脂酸值由42.7mgKOH/g降至1.6mgKOH/g。
以甲基磺酸催化高酸值废弃油脂与甲醇的酯化反应为研究体系,测定反应动力学参数。结果表明:该反应为一级反应;反应活化能为76.06kJ/mol;提高甲醇流量、催化剂用量、反应温度都有利于提高反应速率常数。
采用多种表面活性剂作为酯化反应助催化剂,结果表明:阴离子表面活性剂烷基硫酸酯盐作为酯化反应助催化剂有利于催化效果的提高;复配实验得到的最优催化剂配比中烷基硫酸酯盐、对甲苯磺酸、盐酸质量比为3:1:2。中试结果证明在放大生产中该催化剂也能取得较好效果。
考察预酯化后的废弃油脂与甲醇酯交换反应及酯交换催化剂的制备:催化剂为负载KNO3的CaO,催化剂煅烧温度为600℃;酯交换反应温度75℃;反应120min后处理得到生物柴油产品。检测生物柴油产品主要性能指标均达到或超过国家标准。