固体超强酸催化废弃动物油脂制备生物柴油工艺研究-环境工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 U.D.C: 628.3 Dissertation for the Master’s Degree of Engineering PRODUCING BIODIESEL FROM ABANDONED ANIMAL FATS BY SOLID SUPER ACID CATALYST Candidate： Wei Wei Supervisor： Prof.Jin Wenbiao Academic Degree Applied for： Master’s of Engineering Speciality： Environmental Engineering Affiliation： Shenzhen Waste Disposal Center Date of Defence： June, 2014 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 摘 要 以深圳市环境园模式为背景，利用深圳市郁南环境园内卫生处理厂副产 物废弃动物油脂（二类地沟油）作为本论文研究的实验原料。以该原料油制 备生物柴油，不但可以实现废弃物的资源化，又可避免该部分废弃油脂被简 单加工非法回流餐桌，危害人民身体健康 。本论文旨在研发出一种利用废弃 动物油脂制备生物柴油的高效固体酸催化剂。并对其催化工艺进行了优化 。 主要研究内容如下： 对原料油进行了脱色、去除磷脂及水分几个因素的预处理，采用投加 Ca 型白土离心、Na 型白土离心以及直接离心三种不同方法进行比较。在脱色及 去除水分方面，三种方法均可以达到理想效果，但是在去除磷脂方面 Ca 型 白土要优于 Na 型白土更优于直接离心处理。在最优条件转速 1500 转/分钟下 离心 6 min，投加 0.01（g/10g 油）Ca 型白土可使原油磷脂值最低降为 0.0079 mg/g。 分别以 ZrOCl2 及 Zr(NO3)4 为前驱体制备两种 SO42-/ZrO2-Al2O3 颗粒型固 体酸催化剂，通过焙烧温度及焙烧时间两个影响因素对其进行 优化，并考察 两种不同原料制备的颗粒型固体酸催化剂对酯化反应的催化性能。 在相同酯 化反应条件下，以 ZrOCl2 为前驱体较以 Zr(NO3)4 为前驱体制备出的催化剂具 有更高的酯化反应催化活性，在其最优制备条件：焙烧温度 550 ℃下焙烧 4 h， 催化酯化反应转化率最高可达 94.13%，原油酸值可降到 1 mgKOH/g 以下，满 足后续碱催化酯交换反应要求。 利用 前期 筛选 出的 颗粒型固体酸催化剂 SO42-/ZrO2-Al2O3 催化 废弃 动物 油脂与甲醇的酯化反应，并通过考察反应时间、反应温度、催化剂用量、醇 油比几个条件对反应进行了优化。在最优条件下：反应时间 30 min，反应温 度 45 ℃，催化剂用量 6%原油质量，醇油体积比 5:1，酯化反应转化率最高可 达 94.11%。在此基础上，对酯化反应后产物进行均相碱催化酯交换反应以验 证前段酸催化酯化反应工艺可行性。在最佳反应条件下：反应时间 90 min， 反应温度 62 ℃，催化剂用量 1.5%原油质量，醇油质量比为 6:1，脂肪酸甲酯 转化率高于 98%，说明前段酯化反应工艺路线切实可行。 关键词：固体酸；废弃动物油脂；生物柴油；酸催化 -I- Abstract This research is conducted under the background of Shenzhen Environmental Park system. As experiment object, the discarded animal fat comes from the sanitation plant of Yunan Environmental Park.As one of the accessory subsistent during the operation of sanitation plant, discarded animal fat (class 2 trench oil) should be well treated and utilized in the long run. In order to recycle discarded animal fat, produce bio-diesel as well as perfect the circulation of material and energy flow in the environmental park, this article will disuses th