菜籽油制取生物柴油报告及方法
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餐饮废油制取生物柴油的研究近年来,全球范围内环境污染愈演愈烈,尤其是产能丰富的石油资源的持续消耗,使得石油依赖性严重。
为此,人们提出了许多替代性能源的解决方案,其中有一种受到广泛关注的是利用农村废弃食用油和植物油,通过发酵技术制取生物柴油,即发酵酯液化(FAME)技术。
发酵酯液化技术是一种能够将植物油和动物油中的酸脂转化为柴油的技术,它可以有效降低使用植物油和动物油生产柴油所需要的成本。
研究发现,当植物油和动物油中的甘油类化合物被发酵酯液化技术处理后,就可以转化为含有植物油和动物油的生物柴油。
餐饮废油是一种主要来源于餐饮行业的废弃食用油。
它一般指向为调味和烹饪而使用过后,被丢弃的食用油。
餐饮废油是一种重要的农村废弃食用油,它既能满足农民使用也可以作为预处理工艺的原料,用于生物柴油的生产。
餐饮废油的应用是一个非常复杂的过程,主要分为预处理步骤、发酵步骤、沉淀步骤和后处理步骤。
预处理步骤是分解废弃食用油的过程,有助于提高后续发酵的效率。
发酵步骤则是将分解的脂肪酸转化成柴油的过程,这一步骤是油脂类发酵生物柴油生产过程中最关键的步骤。
沉淀步骤包括油质和油水分离,以及液体和固体成分之间的分离。
最后,在后处理步骤中,将柴油进行精馏提纯,以保证最终产品的质量。
通过以上步骤,就可以成功地将餐饮废油制取成生物柴油,然而,这些工艺步骤受到环境因素的影响会很大,因此如何有效地管理这些环境因素就成为一个重要课题。
首先,可以使用适当的温度和湿度控制,以保持理想的发酵条件,以达到最佳的生物柴油产量。
其次,对发酵废水的排放进行监管和管理,确保其中油脂含量不超标。
最后,可以采取改善技术,如蒸发和冷凝,以降低废水污染,最大限度地减少对环境的影响。
以上,就是有关餐饮废油制取生物柴油的相关研究,总的来说,通过发酵酯液化技术,可以有效地将农村废弃食用油制取成生物柴油,这是一种可替代传统石油的清洁能源,能够为人们提供更多更安全的能源。
餐厨废弃油脂制生物柴油原理一、餐厨废弃油脂的特点餐厨废弃油脂是指在餐饮行业产生的油脂废弃物,包括食用油、食品残渣等。
这些废弃物不仅对环境造成污染,还浪费了宝贵的资源。
而餐厨废弃油脂中所含的油脂成分,可以通过适当的处理和转化,用于制备生物柴油。
二、餐厨废弃油脂制生物柴油的原理1. 餐厨废弃油脂预处理餐厨废弃油脂中可能含有杂质、水分和酸值较高等不利因素,需要进行预处理。
首先将废弃油脂进行过滤,去除其中的固体杂质;然后通过脱水处理,去除油脂中的水分;最后进行酸值中和,将油脂的酸值降低到合适的范围。
2. 餐厨废弃油脂酯化反应酯化反应是将油脂中的甘油与脂肪酸酯化生成酯类化合物的过程。
在餐厨废弃油脂制生物柴油的过程中,首先将预处理后的废弃油脂与催化剂加热混合,使其发生酯化反应。
酯化反应的主要目的是将废弃油脂中的甘油与脂肪酸分离,得到酯类化合物。
3. 餐厨废弃油脂甲酯化反应甲酯化反应是将酯类化合物与甲醇反应生成甲酯的过程。
在餐厨废弃油脂制生物柴油的过程中,将酯类化合物与甲醇加入反应釜中,经过催化剂的作用,进行甲酯化反应。
甲酯化反应的主要目的是将废弃油脂中的酯类化合物与甲醇反应,生成生物柴油的主要成分甲酯。
4. 餐厨废弃油脂生物柴油的后处理生物柴油的后处理主要包括脱甲醇、水洗和脱水等步骤。
脱甲醇是将甲酯中的甲醇去除,以保证生物柴油的纯度和稳定性;水洗是将生物柴油中的杂质和催化剂残留物去除,以提高生物柴油的品质;脱水是将生物柴油中的水分去除,以防止生物柴油在使用过程中产生腐蚀和污染。
三、餐厨废弃油脂制生物柴油的优势1. 资源利用:餐厨废弃油脂是一种可再生资源,通过制备生物柴油可以有效利用这些废弃物,并减少对传统石油资源的依赖。
2. 环境友好:生物柴油的燃烧产生的排放物比传统石油柴油更环保,对大气和环境的污染更小。
3. 经济效益:餐厨废弃油脂制生物柴油的成本相对较低,可以为餐饮行业带来经济效益。
4. 可替代性:生物柴油可以与传统石油柴油混合使用,具有很好的可替代性,可用于各种柴油发动机。
葵花籽油制备生物柴油实验报告系别:化学与材料工程系专业:化学工程与工艺报告人:张国兵指导教师:胡科研制作时间:2012年6月15日前言世界矿物能源的消费量越来越大,而全球矿物能源储量却十分有限。
20世纪70年代,石油危机以后,人们开始研究煤的气化和液化。
然而复杂的技术和巨大的投资,制约了气化煤和液化煤的广泛使用。
而核能由于种种原因,没有实现大规模应用。
生物质能、太阳能和其他可再生能源将替代石油和煤炭,逐渐成为世界能源的主角。
生物柴油是生物质能的一种形式。
生物柴油的主要成分是脂肪酸甲酯,是一种以植物油和动物脂肪为主要原料生产的、性质与普通柴油非常相似的燃油。
同时生物柴油还具有以下优点:(1)它是一种可再生能源,可缓解目前对石油的依赖;(2)与环境友好,使用生物柴油所产生的尾气中有毒有机物、CO2及CO的排放量仅为普通柴油的1/10,同时它不含硫,能大大减少SO x的污染问题;(3)生物柴油的燃点约为150e,高于普通柴油的燃点(50e),因此使用、运输、处理和储藏都更加安全。
基于以上优点,生物柴油这一概念自1981年在南非出现后,已受到世界各国的普遍关注。
现在很多国家已经进行了生物柴油的研制和生产。
美国是最早研究生物柴油的国家,目前已有4家生产厂,总生产能力为300kt/a。
1992年美国能源署(EPACT)及环保署都提出用生物柴油作为燃料;美国前总统克林顿于1999年签署了开发生物质能的法令,其中生物柴油B20(在普通柴油中加入20%的生物柴油)被列为重点发展的清洁能源之一,采取免税政策。
在欧洲,生物柴油的生产也备受关注,许多国家对生物柴油都实行了免税的政策。
德国2000年生物柴油产量已达250kt,拥有300多个生物柴油加油站,并且制定了生物柴油的标准DINV52606。
1996年,大众汽车和奥迪汽车宣布,其生产的所有型号的家用汽车引擎都可以使用生物柴油作为燃料。
法国目前已拥有7个生产生物柴油的企业,法国CIRAD集团在雷诺汽车上进行了生物柴油十万公里的燃烧试验,证明了生物柴油可用于普通柴油发动机。
餐厨废弃油脂制生物柴油工艺流程
餐厨废弃油脂制生物柴油的工艺流程如下:
1. 收集餐厨废弃油脂:从餐厨垃圾处理中心、餐饮企业等地收集废弃的食用油脂。
2. 过滤和预处理:将收集到的废弃油脂经过过滤去除杂质、固体颗粒等,并进行预处理,如脱酸、去水等操作,以提高后续反应中催化剂的稳定性。
3. 酯化反应:将预处理后的废弃油脂与酒精(如甲醇)在催化剂的存在下进行酯化反应,生成甲酯(生物柴油)和甘油。
4. 中和和分离:将酯化反应后的混合物进行中和处理,加入适量的酸、碱等化学物质,使甘油和生物柴油分离出来。
5. 脱色和净化:对分离得到的生物柴油进行脱色处理,去除杂质和颜色,使其获得更纯净的品质。
6. 除水和除酸:进一步去除生物柴油中的水分和酸性物质,以保证其质量稳定。
7. 脱汽和蒸馏:通过蒸馏等工艺,将生物柴油中的溶剂、杂质等挥发物进行除去,提高其纯度。
8. 精炼和添加剂处理:对生物柴油进行精炼处理,如脱色、脱臭等操作,并添加抗氧化剂、防腐剂等添加剂,以提高其稳定
性和使用寿命。
9. 质检和储存:对生物柴油进行质量检测,确保其符合相关标准要求,然后进行储存和包装,以待销售或使用。
需要注意的是,每个生物柴油生产厂家可能会有略微不同的工艺流程,具体操作细节和参数也会有所差异。
以上流程仅为一般情况下的工艺流程,供参考。
36.利用餐饮废油制取生物柴油 (1)项目简介近年来,石油价格不断上涨,我国汽车保有量持续上升,燃料油用量越来越大,这在一定程度上造成了我国燃油供给的紧张。
另一方面,随着餐饮行业的发展,加之我国人民的饮食习惯,日益增加的餐饮行业产生的废食用油,已经成为环境及饮食安全方面的一大隐患。
本项目的目的在于将餐饮行业的废油(脂)经过净化处理后,在碱催化剂存在下,进行酯交换反应,生产市场紧缺的车用燃油替代品——生物柴油。
经检测本项目制得的生物柴油性能指标如下:可以替代市场上的0#柴油使用。
(2)市场前景当今餐饮行业异常发达,产生的废油资源越来越丰富。
石油短缺,汽车保有量增多,造成石油柴油供应短缺,使生物柴油市场前景非常乐观。
(3)规模与投资规模5000吨/年,厂区占地1000㎡,设备投资100万元。
(4)生产设备 设备名称 规格 材质 数量 反应釜 5000L 不锈钢 5个 贮罐10000L 不锈钢 4个 离心泵5台热水锅炉 3吨 1个(5)效益分析以地沟油、动植物油、酸化油[动植物油皂角油],脂肪酸,毛油.等经净化后脱水干燥后,在碱催化剂作用下与甲醇进行酯交换反应,生产脂肪酸甲酯[生物柴油]。
生产成本:性能参数本项目产生物柴油0#石油柴油运动粘度(40℃),mm 2/s 2.5~5.5 3.0~8.0 密度(20℃),kg/m 30.87~0.88 0.851 凝固点,℃ -2 0 酸值,(mgKOH/g )<0.40.6原料费:甲醇 50kg 200元净化餐饮废油 3400元/吨人工费 20元/吨水、电费 20元/吨其他原料及加工费 50元/吨生产成本: 3690元/吨包装、运输及其他经营成本 600元/吨生物柴油市场售价 4800元/吨年经济效益:(4800-600-3690)×5000=255万元(6)合作方式合作,转让。
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:R1COO-CH 2 R 1COOCH 3 CH 2-OH(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 C,负压-0.098MPa 时,沸点约为140-250 C2. 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80r 以上的热水水洗,水洗至中性。
注:①如果温度低于80 r ,贝U 易发生乳化(油包水、水包油)R 2COO-CH + 3CH 3OH = R 2COOCH 3 + CH-OHR 3COO-CH 2R 3COOCH 3 CH 2-OH②破乳化的方法:加适量食盐;加稀酸1%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。
餐废油脂生物柴油制备及车用关键技术餐废油脂生物柴油制备及车用技术是一种环保、可持续发展的能源替代方案。
餐废油脂作为一种废弃物,如果不妥善处理,会对环境和人体健康造成很大的危害。
通过将餐废油脂转化为生物柴油,不仅可以有效利用再生能源,还可以减少环境污染。
本文将对餐废油脂生物柴油制备及车用的关键技术进行介绍。
1.餐废油脂收集与预处理技术餐厅、食堂等食品加工场所产生的餐废油脂通常含有较高的杂质和水分,对生物柴油的制备产生不利影响。
因此,餐废油脂收集与预处理技术是制备生物柴油的首要步骤。
其中包括餐废油脂的回收和储存技术、沉淀和过滤技术、脱水处理技术等。
2.餐废油脂酯化反应技术酯化反应是将餐废油脂中的甘油与脂肪酸通过催化剂的作用转化为酯类化合物的过程。
餐废油脂酯化反应技术是制备生物柴油的核心步骤。
常用的酯化催化剂有硫酸、硫酸铵等。
酯化反应的工艺条件包括温度、压力、反应时间等要素的控制,对于产品质量和产率具有重要影响。
3.餐废油脂酯化产物的纯化技术酯化反应产物中常含有未反应的餐废油脂、催化剂残留物和杂质等,需要进行纯化处理以提高产物的纯度和品质。
常用的纯化技术包括沉淀法、洗涤法、蒸馏法等。
通过合理选择纯化工艺和条件,可以降低生物柴油中的杂质含量,提高其燃烧性能和可靠性。
4.生物柴油车用技术生物柴油的理化性质与传统石油柴油相似,因此可以直接用于柴油车辆。
然而,由于生物柴油的质量和性能与石油柴油存在一定差异,因此需要进行适当的车用技术调整。
主要包括燃油系统的改装、发动机调整和排放控制等方面的技术调整。
总结:餐废油脂生物柴油制备及车用关键技术涉及餐废油脂的收集与预处理、酯化反应、产物的纯化以及生物柴油车用技术等方面。
只有在这些关键技术的支持下,才能实现餐废油脂的高效利用和生物柴油的广泛应用,进一步提升能源的可持续性和环境的可持续发展。
脂肪酶催化菜籽油制备生物柴油工艺优化随着环保意识的日益提高和能源危机的严重化,生物柴油作为一种绿色能源备受关注。
菜籽油在生物柴油生产中具有广泛的应用,但其高质量生产的成本较高、效率较低,同时菜籽油中的游离脂肪酸含量较高,容易引起催化剂的失效等问题,因此需要对脂肪酶催化菜籽油制备生物柴油工艺进行优化。
优化催化剂的选择是脂肪酶催化菜籽油制备生物柴油的重要环节之一。
一般来讲,脂肪酶可以分为水溶性脂肪酶和有机溶剂脂肪酶两种类型。
其中有机溶剂脂肪酶多用于聚合物的合成,而水溶性脂肪酶则适用于催化生物柴油的合成。
在实验条件下,通过对比研究,发现水溶性脂肪酶能够有效提高菜籽油转化率、降低游离脂肪酸含量,并且具有较好的重复性和催化效率,因此应作为优化催化剂的首选。
优化反应条件是脂肪酶催化菜籽油制备生物柴油的另一个重要环节。
反应时间、催化剂用量、反应温度等反应条件都对催化菜籽油制备生物柴油的转化率、选择性和纯度等有着重要的影响。
一般来说,随着反应时间的延长,菜籽油的转化率会逐渐提高;但是时间过长会导致生物柴油中的杂质增多,降低其质量。
此外,催化剂用量也是影响反应结果的关键因素。
催化剂用量过多会导致催化剂失活并降低产品收率,而用量过少则会影响反应速率,从而影响产品质量。
在反应温度方面,菜籽油和催化剂的亲热性随着温度升高而增大,使得反应速率加快,但是过高的温度也会导致产品收率下降和产物生长情况不良。
因此,通过对这些关键参数的优化,可以得到高效率、高收率、高选择性、高纯度的生物柴油。
此外,还可以通过优化菜籽油的预处理方法,进一步提高生物柴油的产率和质量。
一些研究表明,在酸碱催化剂引发的预处理中,碱处理可以有效降低菜籽油中游离脂肪酸的含量,有利于提高生物柴油的转化率和产量;酸处理则有助于降低游离脂肪酸的含量,并能够降低催化剂的失效。
此外,还可以采用微波辅助提取、超声波处理等方法对菜籽油进行预处理,在提高生物柴油产率的同时,降低能耗,提高生产效率。
催化剂的制备,制备的条件研究,制备的评价标准酯交换反应制备生物柴油什么是生物柴油?如何制备?生物柴油是直接或间接来源于生物的化工产品,可用于柴油机的燃料油。
是通过植物油(如大豆油、花生油、菜籽油等)、废弃的餐饮油和动物脂肪为原料制取的以脂肪酸甲酯为主的新型燃料,通常含有14~18个碳原子,接近于由15个烃链组成的石化柴油的平均相对分子量,具有与石化柴油相近的理化性质。
作为一种可再生的清洁含氧液体燃料,生物柴油与传统的石化柴油相比,具有燃烧性能更高、减少环境污染等独特的优势。
1以植物油为原料生产生物柴油,其中反应物主要为甘油三酯和甲醇。
2低温低压下生物柴油以动植物油脂为原料,在酸、碱、酶等催化剂存在条件下通过与甲醇等短链醇发生酯交换反应制备。
3以碱催化酯交换反应制备生物柴油为例。
1、酯交换反应的原理三油酸甘油酯(简称T)与甲醇(简称MeOH)进行酯交换反应生成油酸甲酯(简称E)和甘油(简称G)。
其3步连续可逆酯交换反应的各步反应和总反应方程式为:T + MeOH ⇔ D + E ; (1)D + MeOH ⇔M +E ; (2)M + MeOH ⇔G + E ; (3)T + MeOH ⇔G + 3E . (4)上述方程式中D表示二油酸甘油酯,M表示一油酸甘油酯;1《生物柴油制备的研究进展》2《Inorganic heterogeneous catalysts for biodiesel production from vegetable oils》3《固体酸催化制备生物柴油研究进展》3步反应和总反应的△r GmΘ都大于零说明在标准态下都不能自发进行。
但由于其数值都较小可通过增大醇油比,即增大甲醇反应物的浓度,或减少生成物在反应体系中的浓度,如将产物排到另一相的方法来使反应向正方向进行。
42、酯交换反应是如何发生的在碱性条件下:(1)碱性催化剂B从醇中夺取一个质子,生成了醇盐离子RO- ;(2)醇盐离子进攻甘油三酯分子的羰基碳,形成一个四面体中间物离子;(3)四面体中间物离子重新排列得到一个甘油二脂和一个烷基酯;4《三油酸甘油酯与甲醇反应合成生物柴油的热力学分析》(4)甘油二脂与得到一个质子的碱催化剂反应,生成一个甘油二酯分子,并且使催化剂恢复到最初的状态。
生物柴油的合成
生物柴油是一种基于生物来源的可再生能源,它可以替代传统石油燃料,减少对环境的污染和对地球资源的依赖。
有许多方法可以合成生物柴油,下面将逐一介绍这些方法。
1. 酯交换法合成生物柴油
酯交换是一种常用的合成生物柴油的方法。
它的原理是将动植物油脂与甲醇或乙醇反应,生成甲酯或乙酯等酯类化合物。
在这个过程中,催化剂的作用非常重要,一般使用碱催化剂如钠、钾等。
2. 生长床法合成生物柴油
生长床法是一种革命性的生物柴油生产方法。
该方法利用藻类在一定条件下的光合作用,将二氧化碳转化成生物柴油。
这种方法不需要使用大量的土地和水资源,显著降低了生产成本和环境污染。
3. 细菌法合成生物柴油
细菌法是另一种新兴的生物柴油合成方法。
它利用细菌对生物质进行降解和转化,产生烃化合物,天然石油中的一些碳氢化合物也可以被细菌分解生成生物柴油。
这种方法适用于处理废弃物和其他生物质。
4. 热环境下催化合成法
热环境下催化合成法是生产生物柴油的高效方法之一,在实验室条件下已经得到了较好的应用。
这种方法利用固体催化剂将生物油脂加热到高温,然后进行催化反应,生物柴油产量高,反应速度快。
总的来说,合成生物柴油是一个庞大的领域,有多种方法可以使用。
这些方法的选择取决于经济、环境和可重复性等多个因素,但是无论使用哪种方法,生物柴油的合成是一项有望替代传统石油燃料的高效方法。
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1. 油脂收集和预处理。
收集废弃油脂,例如用过的食用油、餐厅废油等。
生物柴油的生产及应用新技术生物柴油是指利用植物油、动物油或油脂等可再生资源制成的一种油品,与石油柴油具有相同的能量密度和燃烧性能,但由于其来源于可再生资源,其二氧化碳排放量较少,所以被视为一种环保的能源。
该技术的目标是实现可持续发展,减少对环境和气候的负面影响。
生物柴油生产的技术正在不断改进,下文将重点介绍生物柴油的生产及应用新技术。
生物柴油的生产技术生物柴油生产技术包括化学法、生物反应器法、超声波法、微波法等。
其中,酶法是近年来备受研究的一种生产技术,该技术的特点在于,它利用了一种名为酯酶的生物催化剂,能够将植物油或油脂与甲醇反应生成生物柴油。
与传统的酯化反应相比,使用酶催化的反应具有反应速度快、反应条件温和、产率高等优点。
同时,由于酶催化反应不会导致分子间的不可逆化学键破裂,因此生产出的生物柴油的氧化安定性得到了极大的提升。
酶法生产生物柴油的原理是,首先将植物油或油脂与酯化反应的催化剂一起加入反应器中,再加入少量的甲醇,使催化剂能够引起酯化反应。
随着反应的进行,酯化产物会在反应器中积累,同时甲醇也会随着反应的进行不断地添加。
反应器中的温度、反应物的比例和反应时间是关键的参数,控制好这些参数,可以得到高产率、高纯度和高品质的生物柴油。
生物柴油的应用技术由于生物柴油的独特性质和环保性,生物柴油在交通运输、工业生产等领域的应用越来越广泛。
在交通运输领域,生物柴油可以作为柴油发动机的一种替代燃料,不仅能够降低排放物的排放量,还可以提高柴油发动机的震动性和可靠性。
同时,生物柴油还可以作为船舶、飞机等非道路车辆的燃料,用于减少其对大气的污染。
在工业生产领域,生物柴油也可以作为燃料用于各种加热设备中。
同时,生物柴油还可以用作溶剂和高品质的润滑剂,被广泛应用于食品、药品等领域。
生物柴油的应用领域日渐扩大,也提升了生物柴油生产技术的发展和创新。
结论总的来说,生物柴油的生产技术正在向着更加高效、智能、低碳的方向发展。
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。
分析以上方法,从原料﹑催化剂以及其经济性等方面考虑,我们选择以氧化钙催化菜子油酯交换生产生物柴油的方法。此方法使用非均相催化剂不仅可以克服均相酸碱催化的缺陷,而且催化剂分离简单,反应条件温和,催化剂可重复使用,环保无污染,原料易得等优点。 3、实验部分 3.1 原料和仪器 菜子油[市售仁精制处理后的皂化值(KOH)183.8mg/g,酸值(KOH)0.43mg/g,平均相对分子质量923, 密度921.0kg/m3]; 其他实验试剂均为分析纯。 YXJ-1离心沉淀器,江苏金坛国华仪器厂; SP-6800色谱分析仪,山东鲁南化工仪器厂; GC-1690气象色谱仪,科晓仪器公司。 3.2 固体碱催化剂的制备 采用浸渍法制备固体碱CaO/MgO催化剂。以轻质MgO为载体, 醋酸钙为钙源, 并配制成质量分数为22.6%的醋酸钙溶液MgO载体经过500℃煅烧8h,v(醋酸钙液) : v(MgO)=3:4用玻璃棒充分搅拌均匀放置老化1h 后, 挤成条状, 置于坩埚中,80℃ 干燥8h .再经700 ℃煅烧24h. , 即制得固体碱CaO/MgO催化剂。放人密封袋, 保存在干燥器中待用。 3.3 酯交换反应 在1000ml 装有回流装置的四口烧瓶中,加入经精致处理过的菜籽油500ml、甲醇125ml,搅拌加热达到反应温度后,加入固体碱CaO/MgO催化剂,定时取3ml反应产物只预装有2mlNaH2PO4浓度为0.17mol/l水溶液的式样瓶中,摇匀,使采出的反应产物立即终止反应,并迅速放入冰箱冷冻,备用,反应数小时后结束。 采用气相色谱仪检测混合脂肪酸甲醋的含量。色谱工作参数: 氢火焰离子检测器,50m×32mm 毛细管柱, 固定相SE 一3 , , 炉温280 ℃检测器温度300 ℃ , 进样器温度300 ℃ , 进样量为0.1ul,内标法( 内标物;己二酸二己醋1)计算混合脂肪酸甲醋的含量。 三、实验所需药品和仪器: 药品:菜子油(约2kg)﹑氧化钙(分析纯)﹑甲醇(分析纯) ﹑氢氧化钾固体 仪器:烧杯(七个)﹑ 量筒(一个)﹑容量瓶(一个)﹑分液漏斗(一个) 铁架台(两个)﹑恒温水浴槽(一个)﹑冷凝管(一支)﹑三口烧瓶(一个)﹑ 烘箱(一个)﹑马福炉(一个)﹑玻璃棒(一支)﹑电子天平(一个)﹑ PH试纸﹑ 温度计(一支)﹑离心机(一个)﹑天平(一个)﹑电动搅拌器(一个) 四、实验原理 目前工业生产生物柴油主要是应用酯交换法,酯交换法是将动植物油中的脂肪酸甘油三酯与低分子醇发生酯交换反应,使其转化为脂肪酸单酯,作为生物柴油,从而达到降低其分子两、改善其性能的目的。 各种天然的植物油和动物脂肪以及食品工业的废油, 都可以作为酯交换生产生物柴油的原料。可用于酯交换的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇。其中最为常用的是甲醇, 这是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, 且碱性催化剂易溶于甲醇。该反应可用酸、碱或酶作为催化剂。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。甲醇越多产率越高, 但也会给分离带来困难。 下式表明酯交换反应的一般步骤:
也有人认为其反应过程是通过以下3个连续可逆反应完成的,即认为每一步反应都会生成一种酯: 在上述反应中,各种天然的植物油和动物脂肪以及食品工业的废油,都可以作为酯交换生产生物柴油的原料。可用于酯交换的醇包括甲醇、丙醇、乙醇和戊醇。其中最为常用的是甲醇,这是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,且碱性催化剂易溶于甲醇。该反应可用于酸、碱或酶作为催化剂,也可以在无催化剂的条件下进行。其中碱性催化剂包括NaOH、KOH、各种碳酸盐以及钠和钾的醇盐等,酸性催化剂常用的是硫酸、磷酸或盐酸。 五﹑实验图表 5.1实验流程图: 5.2实验装置图: 六、实验步骤: 6.1催化剂的制备 将CaO放入马福炉于500℃下煅烧8h制备CaO催化剂。密封放置备用。 6.2原料菜籽油的精制 1.配置18%的KOH水溶液,KOH占有重的0.9%,取一定质量的菜籽油于带搅拌装置的三口烧瓶中,联接好装置。常温下,往菜子油中缓慢滴加上述中的KOH溶液,时间控制在5到10分钟,搅拌速度控制在60-70rpm。 2.水浴加热,缓慢升温到30℃停止加热,同时降低搅拌速度为30-40 rpm,继续搅拌10分钟后离心分离。 3.离心机的转速要设定为4000 rpm,将所得粗菜子油离心分离10到15分钟,这样就得到精制的菜子油。 6.3生物柴油的标样制备 1.称取制得的精制菜子油100g倒入装有回流装置的250ml三口烧瓶中,置于水浴中加热并搅拌。 2.称取油重1.2%的固体KOH,溶解于25ml甲醇中。 3.当油温升至66℃时,将溶解好的甲醇-KOH溶液经冷凝管迅速到入三口烧瓶,同时开始计时,反应1.5小时。 4.反应停止后,将反应混合液到入分液漏斗中静置过夜。 5.取上层生物柴油用60-70℃的热水进行水洗至Ph=7。. 6.4生物柴油制备工艺条件 1.将恒温槽调温至反应温度(66℃),温度误差不超过3-5℃。 2.称取一定量的催化剂于250ml的三口烧瓶中,装好回流装置,开启搅拌器,加入一定量的甲醇。 3.将称量好的精制菜子油预热到一定温度,加入三口烧瓶中,同时开始计时。 4.反应结束后,停止搅拌,趁热抽滤,分离催化剂。 5.将滤液倒入分液漏斗中静置过夜。 6.将分液漏斗下层甘油回收,上层生物柴油进行减压蒸馏,蒸出过量的甲醇,同时得到透明亮浅黄色产品.然后计算相关数据。 七、实验注意事项 1、使用电子天平时,注意其在水平位置,测量之前先置零,测量过程要保证上面以及左右玻璃是封闭的; 2、将CaO催化剂烘干后,一定要密封保存,防止CaO与空气中的CO2或H2O等反应; 3、在反应过程中,要保证瓶塞处的密封性,尤其是与搅拌装置连接的瓶塞处。 八、实验数据记录 1、菜籽油的精制
项 目 第一组 第二组 第三组 m(瓶+油)(g) 264.0 333.0 334.5 m(瓶)(g) 125.5 123.0 124.5 m(油)(g) 138.5 210.0 210.0 加入18%KOH溶液的质量(g) 6.925 10.5262 10.535
2、生物柴油表样的制备 反应时间:1.5h 反应温度:60℃ 项 目 数 据
m(瓶+精制油)(g) 253.7 m(瓶)(g) 193.3 m(精制油)(g) 60.4 加入KOH固体质量(g) 0.7300 甲醇的体积(mL) 15
3、制得生物柴油量: 项 目 数 据 m(瓶+油)(g) 71.9 m(瓶)(g) 121.9 m(油)(g) 50.0 4、工艺条件下制生物柴油: 第一组: 催化剂用量为油重的4% 醇油比为8:1 反应时间为4h 反应温度为60℃
项 目 数 据 m(瓶+精制油)(g) 191.2 m(瓶1)(g) 291.5 m(精致油)(g) 100.3 m(瓶+甲醇)(g) 143.7 m(瓶2)(g) 113.5 m(甲醇)(g) 30.2 m(CaO)(g) 4.3046 反应后的油质量 95.0
第二组: 催化剂用量为油重的4% 醇油比为8:1 反应时间为4h 反应温度为70℃ 项 目 数 据 m(瓶+精制油)(g) 223.3 m(瓶1)(g) 123.1 m(精制油)(g) 100.2 m(瓶+甲醇)(g) 152.6 m(瓶2)(g) 123.2 m(甲醇)(g) 29.4 m(CaO)(g) 4.0053 反应后的油质量 94.8
第三组: 催化剂用量为油重的4% 醇油比为8:1 反应时间为5h 反应温度为70℃
项 目 数 据 m(瓶+精制油)(g) 184.0 m(瓶1)(g) 123.0 m(精致油)(g) 61.0 m(瓶+甲醇)(g) 71.8 m(瓶2)(g) 54.9 m(甲醇)(g) 16.9 m(CaO)(g) 2.4727 反应后的油质量 52.7
九、实验结果分析 1、查资料得:M(菜籽油)=932g/mol M(甲醇)=32g/mol M(甘油)=92g、mol 计算制生物柴油标样时,生物柴油的收率: n(菜籽油)=60.4/932=0.0648mol
反应掉的菜籽油n′: n′=(60.4-50)/92=0.01313mol Y=(n′/ n)×100%=(0.01313/0.0648) ×100%=20.263% 从以上处理数据看出:在一定的工艺条件下由菜子油制备生物柴油时,由于试验条件控制不够严格,致使所生成的甘油太少,由很少一部分的精制菜子油参与反应,大部分以高分子油脂形式存在,同时大量甲醇没有反应,使生成的少量甘油溶于其中,最终没有出现明显的分层。 2、误差原因 1)实验装置的气密性较差,这是主要原因。甲醇大量挥发,使得参与反应的量更少,从而导致的酯化率降低,几乎没有生物柴油生成;