花椒籽油和水冬瓜籽油制备生物柴油的研究

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生物柴油作为可再生的替代性生物燃料,许多研究者从生产原料和生产工艺等方面对生物柴油的试制进行了大量的研究,但目前生物柴油研究产业化的程度并不高,主要原因是生物柴油的生产成本太高,生物柴油制备成本的75%是原料成本,因此,利用廉价林业资源生产生物柴油具有重要意义。花椒籽油和水冬瓜籽油为价廉和取材方便的林产品,以此为原料制备生物柴油的研究少见报道。本研究以花椒籽油和水冬瓜籽油为原料,采取两步法制备生物柴油,即对高酸值花椒籽油和水冬瓜籽油分别采用浓硫酸催化与甲醇酯化和Na2CO3碱炼进行降酸处理,并以低酸值花椒籽油和水冬瓜籽油为原料通过KOH催化酯交换反应制备生物柴油。对两步法制备生物柴油的工艺条件进行了试验研究,并通过气相色谱分析了生物柴油的脂肪酸甲酯的组成成分及含量,同时对花椒籽油生物柴油的燃料性能进行了测定。本研究所获得的结果如下。以浓硫酸为催化剂,高酸值花椒籽油与甲醇酯化降酸的最优工艺条件为:醇油摩尔比为18:1、催化剂浓硫酸用量为油重的2 %、反应温度60℃、反应时间1.5 h和搅拌速度600 rpm。本试验首次采用一步反应,将63 mgKOH·g-1左右酸值的花椒籽油的酸值在较短时间内直接降至2 mgKOH/g以下。水冬瓜籽油用Na2CO3碱炼比用NaOH的效果好;以碱炼油的得率和酸值为指标,在Na2CO3的用量为油重的10.5 %、浓度17%、反应温度75℃、搅拌速度100 r/min和水洗温度80℃的碱炼工艺条件下,碱炼油得得率最大达到80%以上,酸值降低到1 mgKOH/g以下。进一步以低酸值的酯化花椒籽油和碱炼水冬瓜籽油酯交换制备生物柴油,分别探讨反应的最优工艺条件。花椒籽油制备生物柴油的最优工艺条件为:醇油摩尔比6:1、60℃、600 rpm、催化剂用量占油重的0.9 %、反应时间90 min,在此条件下,产物油中脂肪酸甲酯的最高含量达到97 %。水冬瓜籽油制备生物柴油的最优工艺条件为:醇油摩尔比5.5:1、40℃、600 rpm、催化剂用量占油重的1.5 %、反应时间30 min,在此条件下,产物油中脂肪酸甲酯的最高含量达到98 %以上。气相色谱内标法分别测定花椒籽油和水冬瓜籽油生物柴油中脂肪酸甲酯的组成。花椒籽油生物柴油主要脂肪酸甲酯以油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈油酸、棕榈酸、硬脂酸为主。其中油酸占35.9 %,亚油酸占24.8 %。水冬瓜籽油生物柴油中脂肪酸甲酯以油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈油酸、棕榈酸、硬脂酸为主。其中亚油酸含量占到所有脂肪酸甲酯含量的70%以上。经测定花椒籽油生物柴油的燃料性能与标准0#柴油的性能相近。
摘要第4-5页
Abstract第5-6页
第一章 文献综述第9-33页
    前言第9-10页
    1.1 植物油与生物柴油的比较第10-13页
        1.1.1 植物油与生物柴油的化学组成第10-11页
        1.1.2 植物油与生物柴油的性质比较第11-12页
        1.1.3 生物柴油的主要化学成分第12页
        1.1.4 花椒籽油和与部分植物油的化学组成比较第12-13页
    1.2 生产生物柴油的原料第13-17页
        1.2.1 我国主要的生物质燃料油木本能源植物资源概况第13-14页
        1.2.2 我国主要的生物质燃料油木本能源植物利用第14-17页
    1.3 生物柴油的制备方法第17-21页
        1.3.1 酸或碱催化法第17-19页
        1.3.2 酶催化法第19-20页
        1.3.3 超临界法第20-21页
    1.4 生物柴油的性质与环境特性第21-22页
    1.5 生物柴油的标准第22-25页
    1.6 生物柴油的引擎试验第25-26页
    1.7 生物柴油的应用第26-29页
    1.8 生物柴油研究中存在问题及发展前景第29-32页
        1.8.1 生物柴油研究中存在的问题第29-30页
        1.8.2 我国发展生物柴油的意义及前景第30-32页
    1.9 本论文的主要研究内容第32-33页
第二章 材料与方法第33-37页
    2.1 原料和设备第33-37页
        2.1.1 原料和试剂第33页
        2.1.2 设备第33页
        2.1.3 试验装置第33页
        2.1.4 分析测试方法第33-34页
        2.1.5 试验过程第34-37页
第三章 试验结果与讨论第37-53页
    3.1 花椒籽油籽两步法制备生物柴油第37-44页
        3.1.1 花椒籽油酯化降酸的工艺第37-40页
        3.1.2 酯化花椒籽油制备生物柴油的研究第40-44页
        3.1.3 花椒籽油制备生物柴油燃烧性能的测定第44页
    3.2 水冬瓜籽油制备生物柴油第44-53页
        3.2.1 碱炼降酸的工艺研究第44-49页
        3.2.2 碱炼水冬瓜籽油制备生物柴油的研究第49-53页
第四章 结论第53-54页
    4.1 花椒籽油制备生物柴油第53页
    4.2 水冬瓜籽油制备生物柴油第53-54页
参考文献第54-59页
致谢第59-60页
作者简介第60页
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