基于超临界法制备生物柴油过程中相行为与制备工艺及机理研究

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1、武汉工程大学硕士学位论文超临界法制备生物柴油过程中相行为与制备工艺及机理研究姓名：周俊锋申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：王存文;王为国20080501摘要为缓解当前能源和环境的双重压力，开发环境友好、可再生的生物质能源已经成为世界的焦点。在众多的发动机替代燃料中，生物柴油以其优异的排放性能，且能直接应用于现有柴油机而不改变其原有结构和使用性能而备受关注。超临界法制备生物柴油是一种绿色高效的方法。甲醇一植物油的互溶性对其制备过程极其重要，本文测定了甲醇一油体系在高温高压下的溶解度数据，用Othmer—Tobias关联式检验了25～55℃范

2、围内麻疯树油甲酯一甲醇一甘油体系的液一液相平衡数据的可靠性，并用PR状态方程关联了所测的液液相平衡数据，结果表明能很好地关联近临界状态下甲醇与大豆油体系的液液相平衡数据。本文在连续操作的管式反应器中，以大豆油为原料在压力11一--19MPa，温度240----400℃的超临界甲醇条件下进行工艺参数的研究。考察了在连续反应条件下醇油摩尔比、压力、温度和停留时间对大豆油油脂收率的影响。实验结果表明：较高的醇油摩尔比有利于油脂收率的提高，但当醇油摩尔比超过40-1后提高醇油摩尔比对提高油脂收率的影响不大；在11MPa--一15MPa范围内，压力升高对油

3、脂收率影响很大，但高于15MPa后压力对油脂收率的影响减弱；反应温度对油脂收率有着重要影响，在300"C以上随着温度的升高，油脂收率有较大幅度的上升，但温度太高油脂会发生分解反应；醇油摩尔比40：1，温度350℃，压力15MPa，停留时间1000s是该实验获得的最佳反应条件，在该条件下油脂收率可达89％。此外，本文还研究了微酸环境对超临界法制备生物柴油过程影响并对反应过程机理进行了初步的探索。实验表明，在微酸环境下，甲醇既是反应物，也可能是催化剂。认为超临界甲醇法制备生物柴油，在反应温度280℃一350℃时，在原料油收率较低时，反应存在着加速现象

4、，在原料油转化率较高时，存在着非正常降速现象，并据此现象推论出原料油转化率较低与较高时，反应体系内均分为超临界甲醇与油两相。最后，通过在反应体系内加入共溶剂增加两相的互溶度方法，对在原料油转化武汉工程大学硕士学位论文率较低时，反应体系内分为超临界甲醇相与油相推论合理性进行了实验验证。关键词：生物柴油，相行为，连续化操作，酸化油，反应机理AbstractToeasythedoublecrisesofenergydepletionandenvironmentaldegradation，itisthefocusoftheworldtodevelopth

5、enovelsubstituteenergyresources．Amongthenumerousenginesubstitutefuels，thebiodieselistheveryattractableonewhichhasexcellentemissionandpowerperformanceandcanbeusedindieselsdirectlywithoutmodifying．Themethodtoproducebiodieselviasupercriticalmethanolisagreenandefficientmethod．The

6、phasebehaviorofbinaryofmaterialstoproducebiodieselisveryimportantinthisprocess，SOthephasebehaviorofbinaryofmaterialstoproducebiodieselisstudiedinthisthesis，andobtainedthedataofmutualsolubilityatthehightemperatureandpressure．UsingtheOthmer-TobiasCorrelationModeltotestthereliab

7、ilityofsystemofJa臼ophacurcasoilmethyl—methanol-glycerolunder25℃～55℃．ThenrelateabovedatabyPRstateequation，andtheresultsshownthatPRstateequationcouldforecasttheliquid—liquidphaseequilibriumnearcriticalstate．Inthiscontinuoustubereactor,atthepressurefroml1MPato19MPaandthetemperat

8、urefrom240。Cto400℃，soybeanoilisutilizedforcontinuouspreparationofbio