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生物柴油合成新工艺研究

作　者: 张苗娟
导　师: 蒋登高
学　校: 郑州大学
专　业: 化学工艺
关键词: 生物柴油 直链 支链 酰氯化 醇解
分类号: TE667
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


目前世界性能源短缺和环境保护问题日趋突出,替代型清洁能源的研究与开发就显得尤为重要。本文以油脂的水解产物脂肪酸为原料,提出了酰氯化和醇解两步法合成生物柴油的新的工艺路线,即首先将脂肪酸与氯化亚砜反应生成脂肪酸酰氯,再经短链醇醇解合成脂肪酸酯,即生物柴油。该工艺不需催化剂,且反应条件温和、操作及后处理简便、能耗低。文中以油酸甲酯的合成为例,对相关的合成反应的热力学性质进行了计算,得到了相关反应的化学平衡常数,为有关脂肪酸酯合成工艺条件的设计和选择提供了相关依据。本文用油酸、硬脂酸为原料,分别与甲醇、异丙醇、叔丁醇反应合成了相应的甲酯、异丙酯、叔丁酯。并通过单因素和正交设计实验条件实验对其合成工艺条件进行了优化,得到相应的较佳工艺条件,为其工业化生产提供依据。优化得到的油酸甲酯合成的较佳工艺条件为：反应温度30℃,n(油酸)：n(氯化亚砜)：n(甲醇)=1：1.2：1.2,反应时间3.5h；硬脂酸甲酯合成的较佳工艺条件：反应温度70℃,n(硬脂酸)：n(氯化亚砜)：n(甲醇)=1：1.4：1.4,反应时间2.5h。在较佳工艺条件下,其酯化率分别可达到98%和99%以上。油酸异丙酯合成的较佳工艺条件为：反应温度30℃、n(油酸)：n(氯化亚砜)：n(异丙醇)=1：1.3：1.3、反应时间2.5h；硬脂酸异丙酯合成的较佳工艺条件为：反应温度70℃,n(硬脂酸)：n(氯化亚砜)：n(异丙醇)=1：1.4：1.4,反应时间2.5h。较佳工艺条件下,油酸异丙酯和硬脂酸异丙酯的酯化率分别可达97%和96%以上,均高于相应文献值。油酸叔丁酯合成的较佳工艺条件：反应温度60℃,n(油酸)：n(氯化亚砜)：n(叔丁醇)=1：1.4：1.4,反应时间2.5h；硬脂酸叔丁酯合成的较佳工艺条件：反应温度65℃,n(硬脂酸)：n(氯化亚砜)：n(叔丁醇)=1：1.4：1.4,反应时间2.5h。较佳工艺条件下,油酸叔丁酯和硬脂酸叔丁酯的酯化率分别为55%和51%,均高于相关文献值。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
1 绪论  10-20
  1.1 生物质能源的利用  10-14
    1.1.1 氢气  11-12
    1.1.2 生物油  12
    1.1.3 生物甲醇  12
    1.1.4 乙醇  12-13
    1.1.5 生物柴油  13-14
  1.2 生物柴油的制备方法  14-18
    1.2.1 稀释法  14
    1.2.2 微乳化法  14-15
    1.2.3 高温裂解法  15-16
    1.2.4 酯交换法  16-18
  1.3 本文的研究目的及意义  18-20
2 直链生物柴油的合成  20-39
  2.1 实验试剂与仪器  20-21
  2.2 合成原理  21
  2.3 实验步骤  21-22
  2.4 油酸甲酯的合成  22-33
    2.4.1 热力学计算  22-28
    2.4.2 预实验  28
    2.4.3 工艺条件优化  28-32
    2.4.4 验证实验  32-33
    2.4.5 产品的红外图谱表征  33
  2.5 硬脂酸甲酯的合成  33-37
    2.5.1 预实验  34
    2.5.2 正交设计优化工艺条件  34-35
    2.5.3 正交实验数据与分析  35-36
    2.5.4 较佳工艺条件的验证  36-37
    2.5.5 产品的红外图谱表征  37
  2.6 本章小结  37-39
3 含支链生物柴油的合成  39-51
  3.1 实验试剂与仪器  39
  3.2 油酸异丙酯的合成  39-42
    3.2.1 预实验  40
    3.2.2 正交设计优化工艺条件  40-41
    3.2.3 正交实验结果与分析  41
    3.2.4 较佳工艺条件的验证  41-42
  3.3 硬脂酸异丙酯的合成  42-44
    3.3.1 预实验  42
    3.3.2 正交设计优化工艺条件  42-43
    3.3.3 正交实验结果与讨论  43-44
    3.3.4 较佳工艺条件的验证  44
  3.4 油酸叔丁酯的合成  44-48
    3.4.1 反应温度的单因素考察  44-45
    3.4.2 正交设计优化工艺条件  45-46
    3.4.3 正交实验结果与分析  46-47
    3.4.4 较佳工艺条件的验证  47-48
  3.5 硬脂酸叔丁酯的合成  48-50
    3.5.1 正交设计优化工艺条件  48
    3.5.2 正交实验结果与分析  48-49
    3.5.3 较佳工艺条件的验证  49-50
  3.6 本章小结  50-51
4 结论与展望  51-53
  4.1 结论  51-52
  4.2 前景展望  52-53
参考文献  53-58
个人简历及攻读硕士期间的科研成果  58-59
致谢  59

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 石油、天然气加工工业 > 人造石油 > 从其他原料提取石油
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