制备生物柴油的反应动力学.pdf

Scientifi c Research 科学研究 制备生物柴油的反应动力学 李玉柱　高 吭 河南科技大学车辆与动力工程学院 摘　要：生物柴油是一种新型、可再生的替代燃料，其主要成分是脂肪酸甲酯类化合物。常用制备生物柴油的方 　　　　法有：有酸催化酯化法，碱催化酯交换法，生物酶催化酯交换法，和超临界酯交换法等。目前生物柴油 　　　　在国内没有被普及的瓶颈主要在于，生产成本过高或产物分离工序复杂。掌握制备生物柴油的反应动力 　　　　学对优化生物柴油的生产工艺有重要的作用，该文总结了目前制备生物柴油的常用几种方法的反应动力 　　　　学。 关键词：葵花籽油；酯交换；生物柴油；反应动力学 　　0　引言 化剂除去葵花籽油中的游离脂肪酸。反应表达式为： 　　制备生物柴油的途径有很多，用甘油三酯为原料 K1 来制取生物柴油的方法有：裂解（水解），酯化（酸 R COOH +R −OH ⇔R −COOH −R +H O 1 2 1 2 2 K2 催化），醇解（碱催化），酯交换（生物催化或超临界 法），后三者往往统称为酯交换[1] 。它们互相转化的过 式中：R1为11－17个碳的烃基，R2为短链醇，这里为 程及关系可以由来充分图1来充分理解[2] ： 甲醇。加入的硫酸质量份数为5～10％，反应温度为30 　　酸，醇，酯在一定的反应条件下可相互反应和转 ～60℃，反应时间在0～120min。反应模型建立假设： 化，这给反应动力学的研究提供了一个立脚点，本文总 酯化过程为可逆的，异类的化学反应；相对于有催化反 结了几种典型的制备生物柴油工艺的反应动力学，希望 应，非催化反应部分可以忽略；化学反应在油相中发 给优化生物柴油生产工艺，降低生物柴油生产成本。 生；醇油比足够高使甲醇在整个反应过程中过量。在这 个条件下，反应可以被看作准均相反应。相应的动力学 模型为： [A]为以酸值表示的脂肪酸浓度，[C]，[D]分别表示脂肪 酸甲酯浓度和水。反应刚开始（t＝0）时[C]，[D]为浓 度为0，此时A＝A0－E（A0为起始脂肪酸浓度，E为酸 值表示的溶液浓度），则： 将上式积分得： 1 图1 酸、醇、酯相互作用与转化 [A E ( )] 0 + ⋅ β− 2