《开拓杯完整》word版

《《开拓杯完整》word版》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、序号：          编码：           重庆理工大学第十九届“开拓杯”学生课外学术科技作品竞赛参赛作品    作品名称： 固体酸催化剂的制备及酯化活性研究         作品类别：        A            固体酸催化剂的制备及酯化活性研究作者：陈垚曾渊萍李洪旺张朋摘要：研究大豆油在催化剂的作用下与无水甲醇经过酯交换反应制备生物柴油的过程,考察了醇油摩尔比、催化剂用量、反应温度、反应时间对反应的影响。并探讨了醇油摩尔比、催化剂用量、反应温度、反应时间对生物柴油产率的作用规律

2、。根据该模型进行了工艺参数的优选，以生物柴油产率为指标，试验所得强酸催化大豆油酯交换制备生物柴油优化工艺条件为：醇油比为8.89：1，催化剂的量为2.91%，反应温度为110.4℃，反应时间为9.88h。大豆油在最优工艺条件下,经过酯交换反应得到的甲酯含量达到了93%。关键词：生物柴油、酯交换反应、工艺1.前言1.1课题的研究背景近几年，生物柴油作为新经济产业的亮点已得到世界各国的重视，美国、欧洲、日韩等相继成立了专门的生物柴油研究机构，投入了大量的人力物力。我国生物柴油的研究与开发起步较晚，始于中国科

3、学院的“八五”重点科研项目-“燃料油植物的研究与应用技术”，这几年各方面的研究都取得了阶段性的成果。中国工程院院长徐匡迪指出，立足于本国原料大规模生产替代液体燃料-生物柴油，对增强中国石油安全具有重要的战略意义。1.2生物柴油的制备方法生物柴油的制备可采用物理法（直接混合法、微乳液法）和化学法（高温裂解法、酯交换法）。使用物理方法能够降低动植物油的粘度，但积炭及润滑油污染等问题难以解决；而高温裂解法的主要产品是生物汽油，生物柴油是其副产品。相比之下，酯交换法是一种更好的制备生物柴油方法，本文采用酯交换制

4、备生物柴油。1.2.1酯交换法酯交换法就是在催化剂的存在下，甘油二酸酯和短链醇发生反应生成脂肪酸甲酯和甘油的过程，或者是甘油二酸酯和处于超临界状态下的甲醇发生反应得到脂肪酸酯的过程。下式反应了酯交换的一般步骤：其中R1、R2、R3为C7-17烷基或烯烃基。由于反应是可逆的，使用过量醇类可使反应平衡朝产物方向移动。常用的醇类有甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇，其中甲醇和乙醇用的较多。特别是甲醇，因价格便宜、有极性和链短而广泛使用，它能与甘油二酸酯迅速反应。经过上述反应使天然油脂(甘油二酸酯)的分子量由900左

5、右降至300左右，粘度降低了8倍，燃料的挥发度也相应的提高了，产物生物柴油的粘度与柴油相近，十六烷值可达到50左右。该反应还可用酸、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。1.3生物柴油研究的重要意义就我国而言，发展生物柴油意义更加重大．发展生物柴油产业可促进我国农村经济和社会发展．我国可通过农业结构调整，发展油料植物生产生物柴油，同时将退耕还林和木本油料植物发展结合起来，建立生物柴油原料基地。通过对土地资源的有效利用，建设大

6、量能源工厂，增加就业机会．同时发展生物柴油具有能源安全的战略意义。自1993年我国成为石油净进口国以来，石油进口量以每年4％的速度增长，到2020年，中国石油消费量预计要达到4.5×10kg左右，石油对外依存度将达到6O％。因此，利用国内资源优势，开发生物柴油具有重要意义。另外发展生物柴油具有重要的生态环境意义。生物柴油燃烧时可大大减少二氧化碳、多环苯类致癌物和“黑烟”等污染物排放；利用废食用油、“地沟油”生产生物柴油，可减少肮脏的、含有毒物质的废油污染环境。2实验材料与工艺流程2.1实验仪器和试剂本课

7、题选取食用大豆油为原料以固体催化剂进行酯交换反应生产生物柴油，实验中所用到主要的实验仪器及实验试剂分别见表2-1和表2-2。名称生产厂家或来源规格高压反应釜威海自控反应釜有限公司WHFS-0.5水银温度计重庆医药科仪化玻分公司0-300℃恒温磁力加热搅拌器开封市宏兴科教仪器厂CL-2箱式电阻炉沈天津泽庆电炉工贸有限公司SX2-2.5-10电子天平余姚市金诺天平仪器有限公司TD2102铁架台重庆理工大学实验室――干燥器重庆理工大学实验室――量筒重庆理工大学实验室100ml量筒重庆理工大学实验室50ml三口

8、烧瓶重庆医药科仪化玻分公司300ml直形冷凝管重庆医药科仪化玻分公司300mm分液漏斗重庆医药科仪化玻分公司250ml数显恒温水浴锅江苏金坛荣华仪器制造有限公司HH-2锥形瓶重庆医药科仪化玻分公司250ml烧杯重庆理工大学实验室500ml烧杯重庆理工大学实验室50ml循环水式真空泵天津华鑫仪器厂SHZ-D（A）表2-1实验仪器名称生产厂家或来源规格食用大豆油福临门大豆油——无水甲醇成都市科龙化工试剂厂分析纯浓硫酸重庆川东化工有限公司化学试剂