超临界反应耦合分离生物柴油反应器试验研究.pdfVIP

摘要 摘要 世界能源消耗的快速增加和日益严重的环境问题，使人们逐渐认识到，化 石能源已不能维持人类的可持续发展，世界各国加快了化石能源替代能源的开 发步伐。生物柴油因其优良的燃烧性能、环保性能和可再生性，备受世界各国 的关注，成为近年来研究的热点。目前生物柴油产业还处于起步阶段，制约其 发展的主要因素是成本太高，据统计，生物柴油成本的75％．80％是原料成本。因 此采用廉价原料是降低生物柴油成本，提高市场竞争力的有效途径。 目前生物柴油工业化生产主要采用碱催化工艺，该工艺醇和油脂体系互不 相容，传质效果差，碱催化对原料要求较高，产品分离净化困难，且产生大量 废液污染环境。超临界法制备生物柴油是一种绿色环保的生产工艺，近年来成 为研究的热点。超临界甲醇和油脂能很好的互溶，强化了酯交换传质，大大提 高了反应速率：超临界法制备生物柴油不加任何催化剂就能获得很高的产率， 简化了后续产品分离工艺；原料中游离脂肪酸和水分含量对超I临界酯交换反应 几乎没有影响，因此该工艺能有效地利用廉价原料，如酸化油、地沟油等，从 而降低生物柴油的原料成本。 本文实验采用自行设计的反应器。反应器整体上是塔式结构，采用半连续 操作，原料油一次性进料，甲醇从底部连续进料。该过程将反应分离耦合起来， 甲醇从顶部排出时能及时的将反应生成的水携带出去，使反应向正向移动，提 高了酯交换反应速率和油脂的转化率。反应器内部设置有导流筒，上升的超临 界甲醇搅动油脂，使醇和油脂混合更好，反应更充分。甲醇连续进料，使反应 器内的甲醇体系不断更新。在总的醇油摩尔比较低的情况下，局部醇油摩尔比 达到较高的值，满足超临界酯交换反应的要求，从而降低超临界甲醇酯交换反 应的醇油比，降低甲醇消耗，降低生物柴油成本。 本文以酸化油为原料，采用超临界甲醇法来制备生物柴油。实验研究了超 临界甲醇中酯交换反应的规律，考察了压力、温度、甲醇通入量，反应时间单 因素对酯交换反应平衡转化率和反应速率的影响，进行了正交试验优化工艺条 件。实验结果表明：在试验范围内各因素对酯交换反应影响大小依次为：反应 时间反应温度甲醇通入量反应压力，优化得出酯交换反应最佳工艺条件为： 摘要 酯的产率可达85％以上。建立了超临界甲醇中酷交换反应动力学模型，为工业化 生产提供理论基础。 关键词：生物柴油；超临界酯交换；反应器：酸化油 Abstract Abstract The increaseofworld and theserious rapid energyconsumption environment make realizethatfossil Can’tsustain problemspeoplegradually energyalready human sustainable countries the to alternative development．Allspeedpacedevelop energy． Biodieselreceivesextensiveattentionandmuch becauseofits study good combustible and performance，environmental performance biodiesel isstillintheinitial andthemain