生物柴油的制备
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利用微生物制备生物柴油的研究方法1.引言利用微生物制备生物柴油是一种环保可持续的能源替代方案,具有广阔的应用前景。
本文将介绍几种常用的微生物制备生物柴油的研究方法。
2.微生物培养和筛选2.1 微生物菌种的培养首先,需要选择合适的微生物菌种进行生物柴油的制备。
通常使用脂肪酸产生能力较高的微生物,如菌株A、B和C。
这些菌株可在培养基中培养,并提供适宜的pH、温度和营养物质条件。
2.2 菌种的筛选通过混合培养基,并在适当的生长条件下进行培养,可以筛选出脂肪酸产量高的菌株。
根据菌株的生长情况、产酸能力和酸类产物的分析,可以评估菌株的潜力,并选择最合适的菌株用于生物柴油的制备。
3.底物的选择和预处理3.1 底物的选择生物柴油的生产通常使用油脂类底物,如食用油、动植物油和废油等。
选择适合的底物能够提高生物柴油的产量和质量。
3.2 底物的预处理底物的预处理是生物柴油制备过程中的一个重要环节。
包括底物的酯化处理、水分的去除以及杂质的去除等步骤。
这些预处理措施能够提高底物的可降解性和利用率。
4.生物柴油的发酵和提取4.1 生物柴油的发酵将预处理好的底物和选定的微生物菌株混合,进行发酵反应。
反应条件包括合适的温度、pH和反应时间等。
菌株通过代谢过程将底物转化为生物柴油。
4.2 生物柴油的提取将发酵液离心分离,得到沉淀物和上清液。
上清液中含有生物柴油,可以通过溶剂萃取、醇沉淀和蒸发等手段进行提取。
最终得到高纯度的生物柴油。
5.生物柴油的性能评价最后,对制备的生物柴油进行性能评价,包括密度、凝固点、闪点、黏度以及氧化安定性等指标的测试。
通过评价生物柴油的性能,可以确定其在实际应用中的可行性和可靠性。
6.结论本文介绍了利用微生物制备生物柴油的研究方法。
通过合适菌株的筛选、底物的选择和预处理、发酵反应和提取过程,可以高效地制备出高质量的生物柴油。
进一步的研究可以优化制备条件,提高生物柴油的产量和质量。
微生物制备生物柴油的研究对于能源替代和环境保护具有重要意义。
高效制备生物柴油的方法生物柴油是一种绿色可再生能源,可以直接替代传统柴油。
其制备利用生物质作为原料,通过酯化反应将生物质中的油脂酯化成酯化物,再通过转化反应制备成生物柴油。
本文将介绍一种高效制备生物柴油的方法。
1. 原料准备制备生物柴油的首要条件是原料选择,需要选择高含油量的农作物和林产品作为原材料。
在实际操作中,可以选择大豆、油菜籽、棕榈油、花生等作为油脂原料。
2. 酯化反应将原料中的油脂酯化成脂肪酸甲酯,这是制备生物柴油的关键步骤。
可以使用酸性催化剂或碱性催化剂催化酯化反应。
在碱性催化剂中,氢氧化钠是常用的碱性催化剂。
催化剂的选择和用量的优化可以促进反应的进行,提高反应的效率和产率。
3. 精馏与纯化经过酯化反应后,产生的产品中含有残留催化剂和杂质,需要进行精馏和纯化。
还可以使用活性炭和硅胶等吸附剂对生物柴油的pH值、水分和杂质进行调控与去除,提高生物柴油的品质。
4. 洗涤与降温制备生物柴油后,需要进行洗涤和降温。
洗涤可以去除生物柴油中的杂质和其他有害物质。
降温可以让生物柴油的温度降至室温。
在实际生产中,可以使用冷却器等设备进行降温处理。
5. 储存与运输制备出的生物柴油需要进行储存和运输。
在储存和运输过程中,需要避免水分和氧气的接触,以防止生物柴油的氧化和酸化。
同时,需要注意生物柴油的保存温度,存放环境的干燥程度、光照程度和空气质量等因素对生物柴油的品质也有很大的影响。
综上所述,高效制备生物柴油的方法是:通过选取合适的油脂原料、合适的催化剂、优化生产工艺,同时对生产过程中的洗涤、纯化、降温、储存和运输等环节加强管理和控制,制备出高品质、高效率的生物柴油。
生物柴油的制备工艺研究生物柴油是一种很重要的替代燃料,在目前世界能源危机日益严重的情况下,它是解决能源瓶颈问题的重要手段。
生物柴油的制备工艺研究是生产和应用生物柴油的重要前提,本文将简单介绍相关的制备工艺。
生物柴油的来源生物柴油以植物油为原料,或以动物脂肪和油脂为原料,是一种环保、可再生的二代清洁能源。
与石油燃料相比,生物柴油的优点在于能够减少二氧化碳的排放,且在生物柴油燃烧完全后生成的气体中,含有的二氧化碳并不会对大气环境造成进一步的影响,因此是非常环保的。
生物柴油的制备工艺研究生物柴油的制备工艺可以分为两种,分别是碱催化和酸催化。
1.碱催化法碱催化法是将植物油或动物脂肪与醇反应生成酯,其中的催化剂是氢氧化钠或氢氧化钾等强碱。
此法制备生物柴油成本低廉,反应速度快,可以在室温下、常压下完成,但在反应过程中容易产生大量的碱酸催化剂残留,使得产品合格率不高,影响了产品的质量;此外,反应过多久会影响产率,所以需要控制反应时间。
2.酸催化法酸催化法是将醇和油脂按一定的摩尔比在酸催化剂作用下进行酯化反应,其中的催化剂是硫酸、苯甲酸、过磷酸等。
此法反应过程温和、产率高、反应后的催化剂残留量小,但需要较高的反应温度和压力,容易产生过多的酸性催化剂残留,同样影响产品的质量。
现阶段的研究目前,国内外的研究人员在生物柴油的制备工艺研究方面取得了很多成果。
比如,中科院化学所的一位研究员在碱催化制备生物柴油过程中,采用了超声波振荡反应器,以更快的速度去酯化油脂,取得了良好的效果;此外还有一些新型催化剂的研制,如杨凌农业高新技术产业示范区的研究人员,就成功地将粗甘油转化为生物柴油的高效催化剂部分还原氧化石墨烯(rGO)上。
这些新技术的出现,为生物柴油在生产和应用方面提供了新的思路和方法。
结论综上,生物柴油的制备工艺研究至关重要。
目前,生物柴油的研究仍处于初期阶段,需要加强各个环节的研究,以提高产品的质量和生产效率。
相信在科学家们的共同努力下,生物柴油将会越来越适用于人们的生产和生活,从而达到绿色低碳的目的。
简述制备生物柴油的主要方法
生物柴油的主要制备方法包括以下步骤:
1.植物油或动物脂肪的提取
提取植物油或动物脂肪是制备生物柴油的第一步。
一般来说,常用的
植物油包括油菜籽油、大豆油、棕榈油等,常用的动物脂肪包括猪油、牛油、鸡油等。
提取的原料中必须含有高含量的油脂。
2.预处理
植物油或动物脂肪在提取后需要进行预处理,主要是去除水分、杂质
和游离脂肪酸等。
这一步骤可以通过压榨、过滤、脱水和脱臭等方式
进行。
3.转化反应
将经过预处理的植物油或动物脂肪与醇类或甲醛等反应,生成脂肪酯。
这一步是制备生物柴油的关键,常用的反应方式包括碱催化法、酸催
化法、酯化法等。
4.分离和净化
经过转化反应后生成的脂肪酯需要进行分离和净化。
这一步可以通过
重力分离、离心分离和蒸馏分离等方式进行。
5.加工调配
分离和净化好的脂肪酯需要进行加工调配,主要是将不同类型的脂肪
酯混合,以满足各种不同的使用要求。
6.生物柴油储存和前置处理
加工调配好的生物柴油需要进行储存和前置处理。
前置处理包括过滤、脱水和脱氧等步骤,以去除水分、杂质和氧化物等。
7.生物柴油使用
生物柴油可以作为替代传统石油柴油的燃料使用,在汽车、船舶、发
电机等领域都有广泛应用。
其优点包括绿色环保、可再生等。
竹材制备生物柴油的方法
竹材制备生物柴油的方法如下:
1. 竹材的预处理:将竹材切碎并去除杂质,进行干燥和除水处理,降低竹材中的水分含量。
2. 竹材的裂解:将干燥的竹材放入反应器中,进行高温裂解处理,在高温和压力下将竹材分解成液体和气体产品。
3. 液体产品的分离:将液体产品通过分离装置进行分离,将生物柴油提取出来。
4. 生物柴油的精制:将提取得到的生物柴油进行精制,包括脱色、催化加氢等处理,确保生物柴油的质量和稳定性。
5. 生物柴油的储存和运输:将精制好的生物柴油装入储罐并进行储存,同时进行运输和销售。
总的来说,竹材制备生物柴油的方法需要对竹材进行预处理和高温裂解处理,通过分离和精制提取得到生物柴油。
这种方法可以有效利用竹材资源,减少化石燃料的使用,有利于环保和可持续发展。
生物柴油燃料的制备与应用一、引言生物柴油是一种新兴的可再生能源,具有环保、可持续等特点,因此在能源领域备受关注。
本文将从生物柴油燃料的制备和应用两个方面进行介绍和分析。
二、生物柴油的制备生物柴油可通过多种方法制备,如酯化法、酵母法等。
其中以酯化法最为常见。
1.酯化法酯化法是目前生物柴油主流的工业化生产方法。
该方法是将生物原料如植物油、动物脂肪等与甲醇在一定比例下进行酯化反应,即可得到生物柴油。
该方法在生产时要注重反应条件的控制,如反应温度、反应时间、催化剂种类和催化剂用量等,以提高转化率和产量。
2.酵母法酵母法是一种新的生物柴油制备方法。
该方法是利用酵母菌将生物原料进行酵解,形成甘油和脂肪酸,然后再进行酯化反应,得到生物柴油。
该方法有着独特的优势,如无需催化剂、无废水排放、反应时间短等。
目前,该方法仍在实验室阶段,尚未工业化生产。
3.其他方法生物柴油的制备还有其他的方法,如微藻制备、生物学降解、植物发酵等。
这些方法的特点各异,有些具有良好的环保性和可持续性,但目前尚未应用于大规模的生产中。
三、生物柴油的应用1.替代传统柴油生物柴油具有传统柴油相似的物理化学性质,因此可以替代传统柴油进行燃烧。
生物柴油在燃烧过程中产生的二氧化碳等有害物质比传统柴油少,从而降低了大气污染的程度并减少了温室气体的排放。
2.生物柴油混合燃料生物柴油与传统柴油可以混合使用,形成生物柴油混合燃料。
该混合燃料可以降低传统柴油的排放量,并且在使用过程中无需对现有的柴油发动机进行大的改造或升级,降低了使用成本。
3.其他应用生物柴油的应用不仅仅局限于燃烧。
生物柴油还可以用于制备其他化合物,如涂料、胶粘剂等,具有一定的应用前景。
此外,生物柴油本身在一些行业中也得到了应用,如农业、林业、渔业等领域。
四、生物柴油的发展前景未来,生物柴油将成为新型的低碳环保能源,具有广阔的应用前景。
生物柴油在能源领域的普及和应用,将有力促进可持续发展,改善环境,减少大气污染,保护生态环境。
生物柴油生产方法
生物柴油的生产方法主要有以下几种:
1. 转酯化法:将动植物油脂与醇(如甲醇、乙醇)在催化剂(如碱催化剂、酸催化剂)的作用下反应,生成酯类化合物(即生物柴油)和副产物甘油。
2. 转糖化发酵法:将植物纤维素通过预处理(如挤压、研磨、酶解等)获得糖类,再将糖类通过发酵反应转化为生物柴油。
3. 脂肪酸酯化法:将动植物油脂中的游离脂肪酸与醇进行酯化反应,生成生物柴油。
4. 亚氧化脱硫法:将动植物油脂与氢气在催化剂(如铜铅等)的作用下进行加氢反应,生成生物柴油。
5. 热压法:将植物油脂经过高温高压处理,使其分解为生物柴油和其他副产物。
以上方法中,转酯化法是生产生物柴油最常用的方法,具有操作简便、产量高、质量稳定等优点。
实验室制备生物柴油一、准备工作取原料油测算值:1.若AV< 3 ,直接进行酯交换;2.若3< AV< 110 先进行预酯化,在进行酯交换;3.若110< AV 则只进行预酯化。
备注:若直接进行酯交换则应先干燥油样。
二、试验步骤1.预酯化反应称取油样(根据烧瓶大小,酌量添加),加入沸石。
用汽提法进行预酯化,加热温度为70℃(实验室用90℃),升温至40℃时,加入催化剂浓硫酸(浓硫酸质量为油重的1.5%,用甲醇溶解)。
每半个小时取样测一次酸值(取烧瓶中底部)直到AV< 1,停止通入甲醇,蒸一段时间甲醇至油样无气泡后停止加热。
将反应完的油样倒入梨形分液漏斗,静置1~2h,放出下层酸、水、甘油等混合物。
备注:使用汽提法能迅速带走反应生成水分,促进反应向正方向进行,同时水分对下一步酯交换影响很大,汽提能有效带走水分。
(浓硫酸密度1.84g/cm³) 2.酯交换反应将静置后的油样混匀,测酸值,剩余油样装入烧瓶,称其质量,放入转子,开搅拌(试验需充分搅拌)。
用回流法进行酯交换反应,加热温度为90℃,加热至50℃左右,加入碱催化剂(KOH、NaOH用甲醇溶解,加碱量NaOH=理论碱量+超碱量=7.13×10-4×G油×AV+G油×0.4%,加碱量KOH=理论碱量+超碱量=10-3×G油×AV+G油×0.4%),加油重的15%的甲醇。
反应1h后,停止加热。
取出油样倒入梨形分液漏斗,静置1~2h,放出下层甘油等混合物。
备注:超碱量一般情况下为0.4%,不过不同的原料油,适合不同的超碱量,当碱炼(酯交换)结束倒入分液漏斗后,油面有结一层皂膜,说明碱过量,当分液漏斗静置后几乎无分层且水洗时含皂较少则碱较少。
且加入碱催化剂时亦需要充分搅拌,以防局部皂化严重。
3.水洗干燥放出下层甘油混合物后,上层油需热水水洗(水温> 80℃),先用热水冲洗数次(不振摇),待下层水较清澈后(若水油分离较缓慢可用盐水冲洗),开始振摇。
生物柴油制备方法及国内外发展现状生物柴油是一种利用植物或动物油脂经过酯化反应制得的可再生燃料,其具有环境友好、燃烧性能良好等特点,广泛应用于交通运输、发电、农业等领域。
下面将介绍生物柴油的制备方法及其国内外发展现状。
生物柴油的制备方法一般包括酸碱催化法和超临界催化法两种。
一、酸碱催化法:这种方法是将植物油或动物油脂与酸或碱催化剂进行酯化反应,生成生物柴油。
酸催化法主要是将油脂与酸性催化剂(如硫酸)在高温下反应,通过酯化反应产生甲酯。
碱催化法则是将油脂与碱性催化剂(如氢氧化钠)进行碱催化酯化反应,产生甘油酯燃料。
二、超临界催化法:超临界催化法是利用超临界条件下的催化剂将植物油或动物油脂进行催化裂解,生成生物柴油。
超临界催化通过调节反应温度和压力,将催化剂达到超临界状态,提高反应效果。
国外生物柴油产业已经相对成熟且处于较高发展水平,主要体现在以下几个方面。
首先,生物柴油的制备技术已经相对成熟,催化剂的改进使得反应效果更加稳定,同时也减少了能源和化学品的消耗。
其次,国外各个国家和地区对生物柴油产业都给予了积极的政策和财政支持,推动了生物柴油市场的发展。
在原料方面,国外采用了多种植物油脂和动物油脂作为原料进行生物柴油的制备,能够实现多样化的生产。
此外,国外还在研究生物柴油的混合燃料和添加剂等方面取得了一定的进展。
综上所述,生物柴油作为一种可再生燃料,具有广泛的应用前景和巨大的发展潜力。
在制备方法方面,酸碱催化法和超临界催化法是主要的制备方法。
目前国内生物柴油产业发展相对滞后,但在政策、技术和市场等方面都有机会迎头赶上。
国外生物柴油产业已经相对成熟且发展水平较高,为我国生物柴油制备技术和产业发展提供了借鉴和参考。
生物柴油的制备和应用随着人们对环保意识的提高,生态问题已经成为社会各界共同关注的话题。
石油的开采和利用不仅对环境造成污染,而且也会在很大程度上加剧能源的消耗。
为了解决这些问题,生物柴油的制备和应用逐渐成为人们寻求替代能源的选择之一。
一、生物柴油的制备生物柴油是使用植物油或动物油替代石油原材料制备的柴油燃料。
为了制备生物柴油,需要将植物油或动物油通过酯化、环氧化、加氢、脱水等化学反应转化为柴油燃料。
具体制备过程包括以下几个步骤:1、油脂的预处理:清理油脂中的杂质和水分,分离出纯净的植物油或动物油,以便后续处理。
2、精细加工:将油脂进行精细加工,使其转化为甘油和脂肪酸两个部分。
3、酯化反应:将脂肪酸和甲酸或乙酸反应生成甲酯或乙酯。
4、脱水组成乙醇。
5、环氧化反应:将甲酸酯或乙酸酯进行环化反应,在存在催化剂的条件下生成环氧丙烷。
6、转化为柴油:将环氧丙烷通过加氢反应转化为柴油燃料。
二、生物柴油的应用生物柴油作为一种新型的绿色燃料,其应用范围越来越广。
生物柴油对环境的污染程度较小,且可以降低碳排放量,尤其是对于汽车尾气的排放有着更好的效果。
此外,生物柴油的热值相对于石油柴油较低,但其其保持稳定的性质使得其在工业领域中同样有不少的应用,包括发电、锅炉、以及农业机械等设备的燃料。
在未来,生物柴油的应用将会得到更广泛的推广和应用,同时生物柴油的研发和产业链也将会越来越完善。
最近年来,国内生物柴油生产企业增多,但是仍然存在一些缺陷和问题,例如成本较高、技术还需要进一步开发、以及相关的政策和法规等还没有完全成熟。
这需要产业界和政府相互合作,共同把生物柴油推向一个更高的水准。
总之,尽管生物柴油在技术和市场层面上仍存在一些挑战,但是生物柴油作为一种节能环保的替代能源有着越来越广阔的前景。
只要我们加强技术创新和管理,进一步加强标准化和规范化的建设,生物柴油的产业链将会得到更加完善和健康的发展。
实验室制备生物柴油(一) 反应原理实验室制备生物柴油分为两步反应:预酯化反应、酯交换反应。
1。
预酯化反应的原理油脂中的游离脂肪酸及甘油三酯在酸性催化作用下和过量的甲醇或乙醇进行酯化反应,反应过程中生成水、甘油和脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯.反应方程式:RCOOH+CH 3OH=RCOOCH 3+H 2O2。
酯交换反应的原理甘油三酯在碱性催化作用下进行酯交换反应,生成脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。
反应方程式:(二)以地沟油为原料1。
关于地沟油通俗地讲,地沟油可分为以下几类:一是狭义的地沟油,即将下水道中的油腻漂浮物或者将宾馆、酒楼的剩饭、剩菜(通称泔水)经过简单加工、提炼出的油;二是劣质猪肉、猪内脏、猪皮加工以及提炼后产出的油;三是用于油炸食品的油使用次数超过规定要求后,再被重复使用或往其中添加一些新油后重新使用的油。
地沟油常压下沸点约为300—400℃,负压-0.098MPa 时,沸点约为140—250℃ 。
2. 操作步骤2。
1 称取油样称取一定量的油样,要保证脱水后油样的质量不少于100g.2。
2 对原料油水洗除杂在分液漏斗中用80℃以上的热水水洗,水洗至中性。
注:①如果温度低于80℃,则易发生乳化(油包水、水包油)②破乳化的方法:加适量食盐;加稀酸1%;加热;R 1COO-CH 2 R 2COO-CH R 3COO-CH 2 R 1COOCH 3 R 2COOCH 3 R 3COOCH 3 CH 2-OHCH-OH CH 2-OH + 3CH 3OH = +③杂质存在的影响:酯化反应转换率会降低;预酯化反应后若胶质过多,则会增加乳化现象。
2。
3 静置分层在分液漏斗中静置30—60min。
其中,上层为油,下层为水.2。
4 加热脱水先用离心机进行脱水,再用电炉加热脱水。
注:若水分含量达不到所要求的,那么可能将会影响预酯化反应的进行。
因为预酯化反应是可逆反应,水的大量存在会使反应向逆方向进行。
2。
5 测定酸值.根据酸值的大小决定反应的类型.2。
生物柴油的制备一、实验目的及意义1. 了解生物柴油制备的意义2. 熟悉生物柴油制备的方法二、研究背景介绍生物柴油(Biodiesel),即脂肪酸甲酯,是一种含氧清洁燃料,由菜籽油、大豆油、回收烹饪油、动物油等可再生油脂制取加工而成。
生物柴油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。
生物柴油产业在我国具有巨大的发展潜力,并将对保障石油安全、保护生态环境、促进农业和制造业发展、提高农民收入,产生相当重要的积极作用。
化学催化法是目前应用最广泛的方法,也是欧美国家工业化生产所采用的工艺。
均相催化剂主要是强酸、强碱催化剂。
酸催化剂常用硫酸、盐酸及有机磺酸。
碱催化常用的催化剂是碱金属的甲醇盐和氢氧化物,均相催化剂使用存在反应产物中催化剂的后处理问题,而催化剂经过中和之后又会产生废渣的处理问题,不仅增加了工序,也给环境造成了污染。
非均相催化剂(多相催化剂)比均相催化剂更具优势,其中最明显的就是容易从产物中分离,不会造成酸性废水污染,对环境污染小。
固体碱催化剂的活性较固体酸催化剂活性高,且对装置腐蚀性小。
采用负载性固体碱催化剂更有利于催化剂与产物的分离。
负载性固体碱催化剂的载体主要有三氧化二铝和分子筛两种,三氧化二铝的机械强度高,热稳定性好,且同时具有酸碱活性位,因此为较好的工业催化剂载体。
三、实验原理生物柴油有四类制备方法:直接使用和混合、微乳法、热解和酯交换法。
在生产实践中普遍采用的方法是利用植物油或动物脂肪和醇的酯交换反应制备生物柴油。
以大豆油为原料在催化剂作用下通过与低碳醇的酯交换反应来制备生物柴油。
用于酯交换的醇可以是甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇等,由于甲醇的价格较低,同时其碳链短、极性强,能够很快地与脂肪酸甘油酯发生反应,因此本实验中采用甲醇。
醇、油的酯交换为三步连串的可逆反应如下:四、实验仪器与药品1. 实验装置本实验采用常压装置,装置图如下图:2. 实验药品:氢氧化钾,乙酸钙,碱式碳酸镁,磷酸二氢钾,甲醇等均为分析纯; γ-Al2O3,自制;大豆油,超市购得。
生物柴油的制备及其副产物的纯化方法研究
制备生物柴油是在生物酶催化作用下将植物油中的长链脂肪酸开环分解为折氢后的烷烃柴油,以达到制备生物柴油的目的。
生物柴油制备的关键步骤是利用能保护植物油中的长链脂肪酸的酶,包括甘油脂酶和加氢脂酶,将植物油中的长链脂肪酸开环分解。
开环后的烷烃经过过滤提纯后,就能经过再脱盐和再氢加工,得到高纯度的生物柴油。
生物柴油的纯化主要使用精馏法,精馏是生物柴油纯化的最常用方法,它把生物柴油混合物以温度梯度的方式从加热蒸馏塔中按化学性质分净,这样可以得到更高纯度的生物柴油。
另外,离子交换法、凝胶层析法和深层吸附法也可以用于纯化生物柴油。
总之,生物柴油制备并不是一件轻而易举的任务,不仅要利用能够保护植物油中的长链脂肪酸的酶,还要有高效的纯化方法来提纯所获得的生物柴油。
只有实现上述的两个步骤,才能获得高纯度的生物柴油。
由菜籽油制备生物柴油的实验方案化强0601石磊丁佐纯目录一.文献综述1.生物柴油简介2.目前制备生物柴油的方法3.本实验所采用的制备方法及各实验参数的选择及其理论依据二.实验目的三.实验原理1.生物柴油的制备原理2.碘值的测定原理3.酸价的测定原理四.实验用品1.实验仪器2.实验药品五.实验步骤1.生物柴油的制备2.粗产物的处理3.碘值的测定4.酸价的测定六.实验结束七.本实验所参考的文献一览★★注:若实验中能够提供超声装置用来替代搅拌装置,一则可以大大缩短反应时间(从原来的1.5—2小时缩短为10分钟左右),又节约了能源同时提高了转化率。
一、文献综述1、生物柴油简介1.1目前燃料情况能源和环境问题是全球性问题,日益紧缺的石油资源和不断恶化的地球环境使得各国政府都在积极寻求适合的替代能源。
我国在醇类代用燃料方面已经开展了大量的研究工作,但用粮食生产醇类代用燃料转化能耗高,配制汽油代用燃料不能直接在现有汽车中使用也是一个不容回避的现实问题。
而大量研究资料表明,生物柴油在燃烧性能方面丝毫不逊于石化柴油,而且可以直接用于柴油机,被认为是石化柴油的替代品。
1.2什么是生物柴油生物柴油即脂肪酸甲酯,由可再生的油脂原料经过合成而得到,是一种可以替代普通柴油使用的清洁的可再生能源。
1.3生物柴油的优点1.3.1能量高,具有持续的可再生性能。
1.3.2具有优良的环保特性:①生物柴油中不含硫,其大量生产和使用将减少酸雨形成的环境灾害;生物柴油不含苯及其他具有致癌性的芳香化合物。
②其中氧含量高,燃烧时一氧化碳的排放量显著减少;③生物柴油的可降解性明显高于矿物柴油;④生物柴油燃烧所排放的C02,远低于植物生长过程中所吸收的c o2,因此使用生物柴油,会大大降低C02的排放和温室气体积累。
1.3.3具有良好的替代性能:①生物柴油的性质与柴油十分接近,可被现有的柴油机和柴油配送系统直接利用。
②对发动机,油路无腐蚀、喷咀无结焦、燃烧室无积炭。
生物柴油的制备及其应用生物柴油(BioDiesel)是一种由植物油或动物油的脂肪酸甲酯化合而成的可再生能源,与化石能源相比,生物柴油具有更加环保和可再生的特点。
同时,生物柴油的成本也比传统的柴油油价更低,能有效降低石油依赖度和维护国家能源安全。
因此,生物柴油的制备和应用越来越成为各国研究关注的焦点。
一、生物柴油的制备目前生物柴油的制备方法主要分为两类:催化剂法和微生物法。
1、催化剂法催化剂法是将动植物油在催化剂的作用下,与甲醇或乙醇反应,生成甲酯或乙酯,最终制备生物柴油。
常用的催化剂有强酸性催化剂和碱性催化剂。
其中,碱性催化剂比强酸性催化剂在制备过程中更加环保、高效,逐渐成为生物柴油催化剂的主流。
2、微生物法微生物法指的是利用细菌、酵母等微生物对植物油或动物油进行微生物发酵,合成生物柴油的过程。
其制备过程简单、不产生废水、二氧化硫等有毒物质,因而具有人们注目的环保优势。
但是,由于该方法需要对微生物环境进行严格调控,还存在生产成本高等问题,使得其在实际生产过程中的应用受到了限制。
二、生物柴油的应用1、车辆燃料生物柴油已经被证实可以用作汽车柴油的替代品,并且不需要对车辆进行额外的改进。
它是低排放和低碳燃料,由于生产原料可以轻松获取,生产成本也不高,因此受到了业界和市场的广泛认可。
2、船舶燃料相对于其他运输方式,船运是一种低成本且低碳排放的运输方式。
而生物柴油可以被用作航运业的代替品,可以降低船舶的碳排放,减少海洋污染和对环境的危害。
3、机械燃料生物柴油也被应用于燃料类型为柴油的机械中,如发电机、锅炉等,以及柴油燃动机。
生物柴油不仅可以减少机器产生的污染,还可以节约能源,使机器的运行更加高效。
三、结语生物柴油作为可再生能源的代表之一,虽然在制备技术和应用领域还面临着许多挑战,但随着科学技术的不断突破和发展,未来必定有更多的突破和应用。
人们一直在探索制备和应用生物柴油技术的最佳方法,以便未来使用更清洁的燃料,为环境保护和人类未来的可持续发展做出积极的贡献。
生物柴油制备工艺技术条件生物柴油是一种可以替代传统石化柴油的清洁能源,它由生物质废弃物转化而成。
为了获得高质量的生物柴油,制备工艺需要满足一定的技术条件。
本文将探讨生物柴油的制备工艺技术条件。
首先,生物柴油的原料主要以植物油和动物油为主,在选择原料时需要考虑其成分和特性。
一般来说,植物油中的不饱和脂肪酸含量较高,容易导致生物柴油氧化稳定性差,因此在选择植物油时应尽量选择低饱和度的油种。
同时,动物油中所含的硬脂酸和琥珀酸含量较高,容易导致结晶和凝固现象,因此在选择动物油时应注意对硬脂酸和琥珀酸进行适当的调整和疏水化处理。
其次,生物柴油的制备过程中需要采用催化剂对原料进行酯化和甲醇胺解反应。
其中,酯化反应需要使用酯化剂和酸性催化剂,常用的酯化剂有小分子酸酐和酸酐酐,常用的酸性催化剂有硫酸、盐酸、磷酸等。
而甲醇胺解反应需要使用甲醇和胺类催化剂,常用的胺类催化剂有二乙醇胺、三乙醇胺等。
在选择催化剂时,需要考虑其催化活性、选择性、稳定性等因素。
此外,生物柴油的制备还需要控制反应温度和反应时间。
一般来说,酯化反应的反应温度在60-70摄氏度之间较为合适,反应时间一般为1-3小时;而甲醇胺解反应的反应温度在80-100摄氏度之间较为合适,反应时间一般为2-4小时。
在控制反应温度和反应时间的同时,还需要考虑反应过程中产物的溶解度和挥发性,以保证反应的顺利进行和产物的纯度。
最后,生物柴油的制备工艺中还需要考虑废水处理和废物处理等环境问题。
酯化反应和甲醇胺解反应中会产生大量的废水和废物,需要通过适当的处理方法进行处理,以减少环境的污染。
综上所述,生物柴油的制备工艺需要满足一系列的技术条件。
通过选择适当的原料、合理选择催化剂、控制反应温度和时间,以及合理处理废水和废物等环节,可以获得高质量的生物柴油。
这些技术条件的合理控制将为生物柴油的大规模生产和应用提供有力支持。
生物柴油的制备和性能调控技术随着环境保护意识的增强和对可再生能源的需求,生物柴油作为一种绿色可替代燃料,受到了广泛关注。
生物柴油的制备和性能调控技术是实现其产业化应用的关键。
一、生物柴油的制备技术生物柴油的制备技术主要包括生物质预处理、催化转化和收获分离三个步骤。
首先,生物质经过破碎和处理,使得其中的纤维素、半纤维素和木质素等组分得以充分暴露,提高可降解性。
然后,通过催化转化将生物质组分转化为生物柴油。
常用的催化转化方法包括催化裂解、催化氢化和催化酯化等。
最后,在收获分离步骤中,将生物柴油与废物水分离,得到高纯度的生物柴油。
在生物柴油的制备过程中,催化转化技术是关键的一环。
目前常用的催化剂包括金属催化剂和酶。
金属催化剂可以通过调节其结构和组成来实现对生物质的选择性催化转化,从而提高生物柴油的产率和质量。
而酶催化则可以在较低温度和无毒溶剂条件下实现生物柴油的制备,具有较高的环境友好性和能源效率。
二、生物柴油的性能调控技术生物柴油的性能调控技术主要包括添加剂和催化剂的使用以及饱和度的调控。
添加剂被广泛应用于生物柴油中,可以改善其低温流动性、氧化安定性和粘度等性能。
常见的添加剂包括抗氧化剂、减摩剂和防腐剂等。
抗氧化剂可以延缓生物柴油氧化的过程,从而提高其储存稳定性和可靠性。
减摩剂可减少生物柴油在燃烧过程中产生的摩擦和磨损,降低发动机的噪音和能耗。
防腐剂则可以减少生物柴油储存和运输过程中的微生物生长,延长其使用寿命。
催化剂的使用可以提高生物柴油的燃热值和氮氧化物的排放控制。
在生物柴油燃烧过程中,催化剂可以加速燃料的燃烧反应,提高燃烧效率和热值释放,同时减少颗粒物和有害气体的产生。
常用的催化剂包括钴、钼和铁等金属催化剂。
通过调节催化剂的组成和结构,可以实现生物柴油的性能优化。
另外,饱和度是影响生物柴油性能的一个重要因素。
较高的饱和度可以提高生物柴油的抗氧化稳定性和储存寿命,但过高的饱和度会导致其凝固温度升高,降低低温流动性。
生物柴油制备工艺技术规程生物柴油是利用农业油料作为原料,经过酯化和脱水处理生产得到的替代传统石油柴油的一种绿色能源。
为了确保生物柴油的制备过程稳定可靠,需要制定一套科学规程来指导生产工艺技术的操作。
一、原料准备1. 选择优质的农业油料,包括大豆、油菜籽、棉籽等,保证其含油量达到标准要求。
2. 对原料进行清洗,去除杂质和水分,使原料干燥。
二、预处理1. 将原料进行破碎,使颗粒粒径均匀,提高酯化反应速率。
2. 对预处理后的原料进行脱水处理,降低柴油产率中水分的影响。
三、酯化反应1. 准备酯化反应器,将预处理后的原料加入反应器中。
2. 在反应器中加入催化剂,常用的催化剂为硫酸。
3. 加热反应器,控制反应温度为55-60°C,保持稳定。
4. 进行酯化反应,反应时间一般为2-4小时。
5. 用酯化试剂检测反应进程,当酯化转化率达到标准要求时结束反应。
四、分离水相1. 冷却反应液,待其冷却至室温。
2. 分离水相和油相,将水相排出。
3. 对酯化油进行蒸馏,去除其中的杂质。
五、脱水处理1. 将获得的酯化油进行脱水处理。
2. 常用的脱水方法有真空蒸馏法和脱水剂吸附法。
六、催化剂去除1. 进行酯化催化剂的去除,常用方法为中和法和活性炭吸附法。
七、产品储存与贮存1. 将制得的生物柴油进行冷却,达到储存温度。
2. 采用密封容器储存,以防产品受到氧化和污染。
此外,制备生物柴油的过程中还需要进行多次的检测和测量,如原料含油量的测定、酯化转化率的测定、水分含量的测定等,以确保产品质量达到规定标准。
总之,生物柴油制备工艺技术规程是保证生产过程的稳定和产品质量的基础。
只有严格按照规程操作,才能制得高质量可靠的生物柴油,为环保事业做出贡献。
漳州师范学院毕业论文(设计)菜籽油制备生物柴油Preparation of Biodieselfrom vegetable oil姓名:李晓华学号:020*******系别:化学与环境科学系专业:化学教育年级:02级指导教师:钟长庚(教授)2006年 6 月 5 日菜籽油制备生物柴油摘要研究了植物油(菜籽油)在KOH催化作用下与甲醇反应制备生物柴油的工艺条件,考察了醇油摩尔比、催化剂用量、反应时间和反应温度等条件对反应的影响,实验结果表明该反应最佳条件为:醇油摩尔比4:1、催化剂用量为原料油质量的1.5%、反应时间0.5h.、反应温度55℃,并对所制得产品的主要性能指标与O#柴油的性能指标进行比较。
关键词:生物柴油;酯交换反应;脂肪酸甲酯Preparation of Biodiesel from vegetable oilAbstractThe technical processes to produce biodiesel from vegetable oil(vegetable seed oil)by esterification with methanol under the catalysis of KOH were investigated.The experimental results showed that the optimum ratio of methanol to oil is 4:1, reaction time is 0.5h., and reaction temperature is 55℃.The main properties of biodiesel obtained in this experiment were compared with that of No.0 diesel oil.Key words: biodiesel;transesterification;fatty acid methyl ester目录中文摘要 (I)英文摘要 (I)1.前言 (1)2.实验 (2)2.1仪器和试剂 (2)2.2生物柴油的制备 (2)2.2.1预备实验 (2)2.2.2设计正交实验表 (3)2.3性能测试 (3)3.结果与讨论 (3)3.1 实验原理及流程图 (3)3.2 正交实验结果 (4)3.2.1催化剂的用量对甘油产量的影响 (5)3.2.2反应物配比对甘油的产量的影响 (5)3.3.3反应时间对甘油的产量的影响 (5)3.3.4反应温度对甘油产量的影响 (6)3.3.5主要影响因素的确定及最佳反应条件 (6)3.3 产品主要性能与0#柴油的对比 (6)3.4生物柴油商品化生产的可行性 (7)4.结论 (8)参考文献 (9)致谢 (10)1 前言所谓生物柴油就是利用动植物油脂为原料,经反应改性成为可供内燃机使用的一种燃料。
生物柴油是典型“绿色能源”,大力发展生物柴油对经济可持续发展,推进能源替代,减轻环境压力,控制城市大气污染具有重要的战略意义。
早在100多年前,Rudolf Diesel就进行了植物油作为发动机燃料的实验,并取得了成功。
但是由于价格的原因,20世纪30~40年代植物油作为柴油机燃料仅应用于紧急情况。
自20世纪70年代,尤其是1991年海湾战争以来,一方面石油价格不断上涨,石油资源逐渐枯竭,全世界都面临着能源短缺的危机;另一方面,随着人们生活水平的提高和环境保护意识的增强,人们逐渐认识到石油作为燃料所造成的空气污染的严重性,特别是光化学烟雾、酸雨的频繁出现,对产生的温室效应严重破坏了生态平衡。
因此,国际石油组织认为人体健康造成极大的危害,CO2开发一种新的能源来代替石油燃料已迫在眉睫,生物柴油是最重要的清洁燃料之一,是最有发展前途的柴油机替代燃料。
生物柴油的研究最早是从20世纪70年代开始的。
美国、法国、意大利等相继成立了专门的生物柴油研究机构,投入大量的人力物力。
到了20世纪90年代,随着环境保护和石油资源枯竭两大难题越来越被关注,尤其在美国,生物柴油已成为新能源研制和开发的热点,引起西方先进国家的高度重视,政府通过政策优惠手段,使生物柴油迅速成为新经济产业的亮点。
生物柴油有许多优点,首先它可以从可再生的本土资源中得到,因此可以减少对于石油燃料进口的依赖;其次它是可生物降解的,且无毒。
与石化柴油相比,生物柴油在燃烧排放方面也有很多优点,如一氧化碳、颗粒物及未燃碳氢化合物的排放量较低;燃烧时产生的二氧化碳比石化柴油少,因此可以把生物柴油燃烧对温室效应的影响减到最小;具有相当高的闪点,使得它比石化柴油具有低挥发性,在储存运输过程中比较安全;其所具有的润滑特性可以减少发动机的磨损,从而延长发动机的使用寿命。
总之,生物柴油的这些优点使得它成为一种石化柴油的很好替代品,并且已经在很多国家使用,尤其是对环境比较重视的国家和地区。
目前,生物柴油的制备通常采用化学反应法[1]、物理处理法和生物合成法等技术。
其中化学反应法又可分为高温裂解法、酯化法和酯交换法等。
酯交换法是生产生物柴油最常用的方法,所谓酯交换反应是指油脂与醇反应生成脂肪酸单酯(也称生物柴油)和甘油的一个催化化学反应。
甘三酯作为油脂的主要组分,是由三个长链脂肪酸与一个甘油基经酯化形成的。
当甘三酯与醇(如甲醇)反应时,三个脂肪酸链与甘油基断开,与醇结合生成脂肪酸烷基酯(如脂肪酸甲酯FAME),生成的甘油作为一种副产品。
本文对菜籽油在KOH作催化剂作用下与甲醇经转酯化反应合成生物柴油,并将制得的产品与O#柴油的主要指标进行比较。
2 实验2.1 仪器和试剂DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器(巩义市英峪予华仪器厂),电子分析天平(北京赛多利斯天平有限公司),DHG-9030A型电热恒温鼓风干燥器(上海精宏实验设备有限公司),KOH(A.R),甲醇(A.R),菜籽油(市售),盐酸(A.R),乌氏粘度计。
2.2 生物柴油的制备2.2.1 预备实验以菜籽油为原料油,通过酯交换反应制取生物柴油。
为了得到合成产品的最佳反应条件和进一步考察影响产品质量的各种因素,本实验采用正交试验的方法,根据预实验及有关文献[2].[3] 得到影响酯交换反应因素主要有4个:甲醇和原料油的摩尔比、催化剂(KOH)的用量、反应温度、反应时间。
各因素选取的三个水平分别为甲醇和原料油的摩尔比4:1,5:1,6:1;反应温度25℃, 40℃,55℃;催化剂(KOH)的用量0.5%,1.0%,1.5%;反应时间0.5h.,1.0h.,1.5h.;具体如表1:表1 实验因素和水平的设计水平醇油比(k) 反应温度(t) 催化剂用量(%) 反应时间(h.)1 4:1 25 0.5 0.52 5:1 40 1.0 1.03 6:1 55 1.5 1.52.2.2 设计正交实验表通过四个因素:甲醇和原料油的摩尔比、催化剂(KOH)的用量、反应温度、反应时间,各因素选取的三个水平,设计4个因素3个水平的正交实验(L9(43)),以甘油产量作为评分标准,进行九次实验,以期得到最佳反应条件。
2.2.3 制备过程将一定量的菜籽油置于100ml圆底烧瓶中,水浴加热至一定温度后恒温,并加入预先配置好的不同比例的氢氧化钾-甲醇溶液,开动搅拌,开始计时。
待反应完成后,冷却、分层,取上层溶液经蒸馏(回收甲醇)、中和(加酸)洗涤、干燥、过滤,得到黄色澄清透明的产品,即生物柴油。
2.4 性能测试动力粘度测定:测出运动粘度除以产品密度得到[4]。
闪点测定:用开口杯法进行测定[4]。
密度测定:使用比重瓶通过已知密度的醋酸的体积和质量来求算相同条件和相同体积下的产品的密度。
3 结果与讨论3.1 实验原理及流程图本实验采用甲醇作酯化剂,以菜籽油为原料,通过酯交换反应生产脂肪酸甲酯即生物柴油。
所谓酯交换,即利用甲醇等醇类物质,将甘油三酸酯中的甘油基取代下来,将甘油三酸酯转化为长链脂肪酸的甲酯,从而减短碳链长度,提高植物油的燃料性能。
其反应式如下:CH2-OCO-R CH2-OH∣∣CH2-OCO-R + 3CH3OH 3R-COOCH3+ CH2-OH∣∣CH2-OCO-R CH2-OH图1 反应流程图3.2 正交实验结果本实验设计了如下的正交实验,期望找到较适宜的反应条件。
正交实验表如下:表2 正交实验数据及分析表备注:表2中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示某一水平值参与的实验次数的得分之和。
如表2中反应醇油比为4:1时,参与的三次试验得分分别是:5.6519、6.1441、5.6746,因此Ⅰ=5.6519+6.1441+5.6746=17.4778;以此类推反醇油比为5:1时Ⅱ=16.0023;醇油比为6:1时Ⅲ= 13.9019。
同理,可分别计算反应温度、催化剂用量、反应时间的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ填入表2中。
R表示某一因素的三个水平中得分总和的最大值与最小值之差。
如表2中醇油比总和最大值为17.4778,最小值为13.9019,R = 17.4778-13.9019 =3.5759。
则同理可计算出反应温度、催化剂用量、反应时间的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ填入表2中。
选用L(43)正交表进行试验,影响因素的各水平如表2所列。
以甘油的产量来评价反应进行的9程度,同时进行极差分析[5],结果如表2。
在所选的试验影响因素各水平下,酯交换反应都基本能够很好的进行,静置后混合液都有明显的分层,甘油的产量在3.9828g~6.6862g之间。
菜籽油的主要成分是甘油三酸酯,经转酯化反应后可产10%左右的甘油[6],本试验的甘油产出约占菜籽油的8.8%~14.7%,说明酯交换反应基本完全,菜籽油中的主要成分甘油三酸酯经过酯交换反应,基本上已完全转化为脂肪酸甲酯。
3.2.1 催化剂的用量对甘油产量的影响催化剂K0H加入量对反应有较显著影响[7]。
随着催化剂用量的增加,甘油产量增多,但也不是越多越好。
当催化剂的用量较少时,催化剂被游离的脂肪酸中和掉了,因而没有起到催化剂的作用,适当增加催化剂的用量,其催化作用开始明显,有利于催化作用的进行。
然而,当催化剂过量时,会增加反应液中乳胶状物质的生成,使反应物粘度加大甚至最终形成凝胶[6],从而使甘油的分离更加困难。
因此,在本试验所选水平中,认为催化剂的用量为1.5g/50mL菜籽油时,最有利于酯交换反应的进行。
3.2.2 反应物配比对甘油的产出的影响根据反应式醇油比为3:1,但在本试验所选水平下,认为当反应物配比为4:1,即可以得到接近于最多量的甘油产出,再增大甲醇用量,几乎不能带来更多的甘油产出,因为甲醇的沸点比较低,反应过程中部分损失。
根据化学平衡原理,采用过量的甲醇可以推动反应朝正反应方向进行。
从理论上讲,在达到计量比之前,甲醇用量越多,菜籽油反应越完全,生成的甘油也就越多,但当甲醇过量时,其用量的增多只能推动平衡很小的移动,只会使甘油有少量的增加。