开题报告14036824.doc

毕业论文开题报告 课题:棉籽油制备生物柴油的研究 专 业 化学工程与工艺 班 级 BD化工 091 学 号 0920301131 学生姓名 刘蓓蓓 指导教师 绍 荣 完成日期 2013年3月15日 一、本选题的意义及国内外发展状况 1. 研究目的和意义 石油是一种不可再生资源，随着全球工业化进　程的加速，对石油的消耗量也大幅度上升，资源日益　枯竭，世界原油价格一路飙升。为了缓解石油供求　矛盾，寻求新的可替代石油的能源，并减小矿物质能　源的使用对环境带来诸多危害，人们进行了大量的　探索和研究。 生物柴油属环境友好型燃料，具有可再生、易生物降解、无毒、含硫量低和废气中有害物质排放量小等优点，它能以任何比例与石油柴油调和制成柴油。目前，生物柴油主要以动植物油为原料，与过量甲醇进行酯交换生成脂肪酸甲酯而制成，副产品为甘油[1]。目前，世界各国都在积极发展与生物柴油的生产和开展相关的研究，据统计生物柴油已成为美国增长最快的一种替代石油柴油的燃料[2]。 我国是世界上最大的产棉国之一，棉籽油来源充足，寻找棉籽油新的利用点成为棉籽油开发利用的新研究课题[3]。本试验通过化学酯交换法利用棉籽油制备生物柴油，旨在寻找棉籽油制备生物柴油的最佳工艺反应条件，为生产上大规模利用提供科学的技术指导。 2.国内外研究现状、发展动态 在2004年时生物柴油在欧洲国家应用比较广泛。尤其是德国，法国，意大利，奥地利等国家。在德国已有8家以上的生物柴油制备厂，年产量在25万吨以上；在法国有7家生物柴油制备厂，年产量在40万吨以上；意大利有9个生物柴油制备厂，年产量在33万吨以上；奥地利有三家生物柴油制备厂，年产量在515万吨以上[22-24]。 我国在生物柴油的发展中没有欧美国家那么快，但我国这几年对生物柴油的制备十分的重视相信在最近几年里我国在生物柴油的制备中将会有一定的发展。 二﹑生物柴油的概述 随着时代的变化，我们开始步入机械化时代，生活是越来越方便，但污染也是越来越严重。就石化柴油而言是越来越短缺，而且它作为燃料，在使用过程中也对空气造成了很大的污染。因此我们为了生活环境的改善和社会的大进步， 我们需要寻找一种即不造成环境污染又能长期使用能源。生物柴油作为可再生能源，它的原料是植物油，无需化学反应，因此原料是不会短缺的，而生物柴油在使用过程中所排放出的二氧化碳即不会对空气造成污染而且还对原料的生长起到一定的做用，这样生物柴油才不会耗尽[7]。 生物柴油是清洁的可再生能源，它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石油柴油代用品。生物柴油是典型“绿色能源”，大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义 三﹑生物柴油的制备 1、生物柴油的制备方法 目前，生物柴油的生产方法主要有以下四种：①混合法；②热裂解法；③微乳法；④酯交换法［15］。而在生物柴油的生产中主要是采用酯交换法，通过酯基转移的机理制备生物柴油［16］。所谓酯基转移即通过乙醇或者甲醇，将甘油三酸酯的甘油酯基取代下来，形成长链脂肪酸乙酯或脂肪酸甲酯［17］。原料在经过酯化反应之后，由于植物油的一个大分子被分成三个单独的脂肪酸乙酯或甲酯，因而使得碳链的长度大大降低了，粘度也降低了，而流动性却是增加的，与此同时将生成副产物――甘油。 酯交换法又可分为以下六种：①酶催化酯交换；②超临界酯交换；③均相体系催化酯交换；④碱催化酯交换；⑤酸催化酯交换；⑥多相催化酯交换。这六种酯交换法优缺点的比较如表1―3所示［18］ 表1―3生物柴油的制备方法比较 生产方法 催化剂或催化特点 优缺点 酶催化酯交换 酵母脂肪酶、根霉脂肪酶、毛霉脂肪酶等 反应条件温和，醇用量少，产品易于收集，无污染排放；但反应时间较长，酶的价格比较高 超临界酯交换 至少油脂和醇两者之一是超临界状态的条件下，加入少量碱性催化剂 对环境友好、反应分离同时进行、时间短转化率高；从根本上解决了两相共溶问题，且该法对油脂中游离脂肪酸和水的含量无任何要求，由于高温高压，该方法对设备的要求相当高且能耗大 均相体系催化酯交换 在碱催化酯交换的基础上加入共溶剂或引入超声波，加强醇油两相互溶 反应时间缩短，但存在皂化物分离难的问题 碱催化酯交换 甲醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸钾等 反应速率比酸催化要快得多，但其副产物、皂化物难以分离；工艺复杂，醇消耗量大，产物难回收，对环境污染大等 酸催化酯交换 浓硫酸、苯磺酸和磷酸等 适用于脂肪酸和含水量高的油脂，酯交换过程产率高，但反应速率慢，分离难，易产生三废 多相催化酯交换 采用分子筛、固体碱