超臨界法制備生物柴油的動(dòng)力學(xué)研究與全流程模擬.pdf

1、生物柴油作為一種可再生的清潔能源，日益受到世界各國的重視。超臨界酯交換法制備生物柴油作為一種新興的工藝，具有反應(yīng)速率快、轉(zhuǎn)化率高、產(chǎn)物易分離純化、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。本文對超臨界甲醇法制備生物柴油的工藝進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并考察了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，在此基礎(chǔ)上，對于整個(gè)工藝流程進(jìn)行了模擬計(jì)算。 本文設(shè)計(jì)了正交實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)地考察了以菜籽油為原料的超臨界酯交換法制備生物柴油的工藝，分析了各個(gè)因素對生物柴油收率的影響，得出適宜的工藝條件。各個(gè)因素對生物

2、柴油收率影響的顯著性順序依次為：反應(yīng)溫度，醇油摩爾比，反應(yīng)時(shí)間。適宜的工藝條件為：反應(yīng)溫度300℃，醇油摩爾比42：1，反應(yīng)時(shí)間20mins，在此條件下生物柴油的收率達(dá)到97.95％。 以甘油三油酸酯作為菜籽油的模型化合物，研究了甘油三油酸酯與超臨界甲醇酯交換反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)。該反應(yīng)分為三步：T+MeOH→D+ME，D+MeOH→M+ME，M+MeOH→GL4+ME，其中T表示甘油三油酸酯，D表示甘油二油酸酯，M表示甘油一油酸酯，G

3、L表示甘油，ME表示油酸甲酯，MeOH表示甲醇，第三步反應(yīng)為控制步驟。采用參數(shù)估計(jì)的方法得到了每一步反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)，反應(yīng)速率常數(shù)的大小順序?yàn)閗2>k1>k3，反應(yīng)的活化能分別為223kJ/mol、207kJ/mol和154kJ/mol。 采用化工流程模擬軟件PRO/II設(shè)計(jì)了超臨界甲醇法制備生物柴油的工藝流程。鑒于物性參數(shù)對過程模擬的重要性，本文首先采用基團(tuán)貢獻(xiàn)模型UNIFAC方程估算了相關(guān)物性參數(shù)，在流程模擬中選擇NRTL