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生物柴油是优质的石化柴油替代品,典型的“绿色能源”,是以草本、木本、水生油料植物、动物油脂和废餐饮油等为原料制造得到的液体燃料,具有含硫极低、芳香烃含量少、含氧量高、十六烷值高、闪点高和废气排放少等优点。目前,生物柴油的生产方法主要是采用强碱催化的酯交换反应,在合成的过程中仍然存在以下问题:即使在高速搅拌下,醇油混合物呈两相而不互溶,反应速率较慢,反应体系容易皂化。论文围绕如何使酯交换反应体系的不相溶反应物进一步增加相界面有效面积来提高反应速率与效率这一制备生产生物柴油的技术难题开展了研究,分别在甲醇油体系中加入共溶剂或者引入超声波,增加相界面的有效面积,使反应体系更好的互溶,提高反应速率。主要完成了以下几个方面的工作:①以所选溶剂与甲醇的混合液为溶剂,植物油作溶质,分别在常温和60℃做三元溶解度实验,选出乙醇、乙醚、四氢呋喃、1,2-环氧丙烷进行下一步比较;再以普通植物油为原料,以甲醇为酰基受体,在加入不同共溶剂的条件下,进行碱催化酯交换反应,以酯化率和反应时间为考察指标,对共溶剂进行优选,发现以乙醇为共溶剂时,酯化率比空白提高了21.0%,且高于其它溶剂。研究结果表明甲醇与乙醇的最佳摩尔比为3:1。②以乙醇为共溶剂,对酯交换反应的反应温度、催化剂用量、反应时间、醇油比、搅拌速率等条件对反应转化率的影响进行了研究,并对反应过程参数进行了系统优化。研究结果表明:在反应温度48.2℃、催化剂NaOH用量0.59%、反应时间25.4min,甲醇和乙醇与植物油的摩尔比分别是3.75:1和1.25:1,搅拌器转速100r/min条件下,转酯化率达99.3%。③超声波强化甲醇、乙醇混合体系酯交换制备生物柴油,研究表明,与机械搅拌相比,反应5min转化率高13.1%,超声波有更明显的强化作用,能有效提高酯交换反应速率,但不能提高最终的转酯化率;考察28kHz、45kHz频率条件下超声波的强化作用,反应前5min,频率28kHz比45kHz的转酯化率高0.34%～7.55%,超声波功率为80%、90%和100%时,转酯化率最大且随时间的变化几乎完全相同,说明功率80%～100%时超声能量的提高对反应体系的影响作用饱和。最佳超声波辅助条件是频率28kHz,功率80%,此时反应5min转化率接近100%。④分析制备所得到的生物柴油的脂肪酸组成,产品性能,以及酯交换反应机理,所得生物柴油的性能指标符合我国生物柴油标准要求,性能更优于0°柴油。把实验得到的优化工艺用于,分别以菜籽精油、菜籽毛油,棕榈油,高酸值废油等作为原料油,Novozym435、KOH、NaOH、H2SO4等作为催化剂的酯交换实验中,以酯交换转化率为考察指标,结果表明Novozym435、H2SO4超声辅助下转化率比未加超声波条件下高24.1%～35.4%;菜籽毛油,棕榈油在反应25.4min时结果与优化工艺一致,说明该酯交换制备技术适合于多种原料、催化剂。