公告信息：
生物柴油是以含油植物、动物油脂以及废食用油为原料制成的可再生清洁能源。生物柴油合成采用比较简单的酯基转移反应，只需油、醇和催化剂，醇类现多选用甲醇，可使植物油与醇类生成酯类并联产丙三醇（甘油）［１］。转酯化工艺基于碱催化或酸催化，碱催化转酯化优于酸催化，过程转化率高，在常压和低温下进行，可直接转化，无中间步骤［２］。但是传统碱性催化剂ＮａＯＨ或ＫＯＨ等有其缺点，ＮａＯＨ是一种强碱，与产物进行皂化反应，导致产率的下降，还不易分离产物中碱性催化剂［３］。而甲醇钠虽然也发生皂化反应，但它只会解离为ＣＨ３Ｏ＋和Ｎａ＋而不生成水［４］，生成肥皂要远少于ＮａＯＨ，产生的甘油也易分离，故此，本试验采用甲醇钠为催化剂，研究了酯交换过程中的影响因素，并设计正交试验优化了反应条件。
１材料与方法
１．１材料
葵花油、甲醇、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、甲醇钠、乙醚、石油醚、丙酮等。ＨＤＭ－５００型恒温电热套，ＨＺＳ－Ｈ水浴振荡器，ＪＪ－１精密定时电动搅拌器，电子天平，梨形分液漏斗（２５０ｍＬ），三口烧瓶，冷凝管，锥形瓶，接口瓶等。
1.2方法
１．2.1原料性质分析对原料油脂进行了性质分析，主要分析了市售散装葵花油的酸值、皂化值、水分含量、过氧化值、磷脂含量、黏度和密度等，了解油脂在储存、加工中的品质变化。
１．2.2单因素试验分别测定了不同催化剂使用、油醇摩尔比、催化剂用量、反应时间和反应温度对生物柴油产率的影响。原料转化率的计算采用皂化－高碘酸氧化法测定产物中甘油含量［５］。
１．2.3正交试验为了探求转酯化反应的最佳条件，试验根据单因素试验所得到的较好结果设计了四因素三水平的正交试验Ｌ９（３４），以转化率为考察目标，对酯化反应的条件进行优化设计。因素与水平见表１。按照正交试验优化得到的最优试验方案进行放大试验，测定产物性质指标。
２结果与分析
２．１原料性质测定结果
经测定，葵花油的酸值为０．０６７ｍｇ（ＫＯＨ）／ｇ、皂化值为１９７．２７ｍｇ（ＫＯＨ）／ｇ、水分含量为０．０３％、过氧化值为８．６８ｍｍｏｌ／ｋｇ、磷脂含量为０．０６４％、黏度为７０ｍｍ２／ｓ、密度为９２０ｋｇ／ｍ３（２０℃）。
２．２催化剂种类对转酯化过程中转化率的影响
不同的催化剂催化转酯化合成生物柴油的产率不同，试验采用３种不同的催化剂来催化酯交换反应，在其他条件相同的前提下，即油醇摩尔比为１∶６，反应时间为１ｈ，反应温度为６０℃，催化剂重量为原料油重量的１．０％，在这样的条件下进行对比反应，反应结束以后，以转化率为考察指标，绘制效应曲线（图１）。结果发现，就催化效率来讲，甲醇钠﹥ＫＯＨ﹥ＮａＯＨ。
２．３油醇摩尔比对转酯化过程中转化率的影响
原料油和醇的摩尔比是影响酯交换反应的最重要因素之一。由酯交换反应的化学机理知道，在实际中，为了使酯交换反应进行的比较完全，反应油醇摩尔比该高于其理论摩尔比（１∶３）。试验选择了５组不同油醇摩尔比，分别是１∶４、１∶５、１∶６、１∶７、１∶８。每组的其他反应条件相同，即１．０％的甲醇钠，温度为６０℃，反应时间为１ｈ。油醇摩尔比对酯交换反应的影响如图２。从图2可以看出，油醇摩尔比为１∶６时的生物柴油转化率明显高于其他几组的转化率，甲醇比例上升，生物柴油转化率却趋于下降，可能是由于过多的甲醇用量使反应物中油的浓度下降，导致总的醇解反应速率下降。
２．４甲醇钠用量对转酯化过程中转化率的影响
选择５组不同的催化剂量，即催化剂甲醇钠的量分别为原料油重量的０．２％、０．６％、１．０％、１．４％、１．８％，每组的其他反应条件相同，即反应时间为１ｈ，温度为６０℃，油醇摩尔比为１∶６，酯转化率和催化剂使用量的关系如图３所示。
酯转化率在开始的时候升高，当催化剂量超过１．０％时，酯转化率随催化剂使用量的升高反而降低。这是因为本试验使用的催化剂是甲醇钠，是一种强碱，在催化剂浓度过高时，会导致副反应的发生，即甲醇钠与反应物或产物进行皂化，导致转化率的下降。同时，大量的亲核试剂ＯＨ－存在，会导致较弱亲核试剂负电荷离子醇ＲＣＨ３Ｏ－进攻羰基碳原子困难，也会导致反应转化率的下降。 中国油脂网中国油脂油脂网油脂油油脂粒油脂球食用油油脂原料油脂设备油脂工程油脂水解油脂化工工业油脂油脂健康食用油健康油脂招聘油脂求职油脂人才油脂专家大宗油特种油调和油调味油大豆油玉米油菜籽油葵花油植物油
葵花油制备生物柴油的反应条件研究
来源：环球粮机网发布时间：2015-04-28 22:24:14
