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1、地沟油制备生物柴油的工艺研究Study on Precess of Preparation of Bio-diesel from Waste Oils目 录摘要IAbstractII引 言1第一章 文献综述21.1 面临的危机21.2 制备生物柴油的原料地沟油31.2.1 地沟油的产生31.2.2 地沟油的危害31.2.3 地沟油的处理现状31.3 地沟油制备生物柴油的方法41.3.1 地沟油碱催化法制生物柴油41.3.2 地沟油酸催化法制生物柴油51.3.3 地沟油酶催化法制生物柴油61.3.4 地沟油超临界法制生物柴油71.4 本课题研究内容7第二章 实验部分82.1 实验原理82.2 实
2、验试剂和仪器82.3 实验步骤92.3.1 催化剂的制备92.3.2 选出优先催化剂92.3.3 预酯化反应102.3.4 酯交换反应102.4 正交方案102.4.1 选择催化剂102.4.2 预酯化反应：102.4.3 酯交换反应：112.5 分析方法112.5.1 酸值的测定112.5.2 收率计算方法11第三章 实验结果分析及讨论133.1 催化剂的选择133.2 地沟油预酯化反应正交试验133.2.1 二氧化硅的用量的影响143.2.2 甲醇的用量的影响153.2.3 反应温度的影响153.2.4 反应时间的影响163.3 酯交换反应正交试验163.3.1 反应温度的影响173.3.
3、2 反应时间的影响183.3.3 KOH的用量的影响183.3.4 甲醇的用量的影响19结 论21致 谢22参考文献23地沟油制备生物柴油的工艺研究摘要：本实验利用地沟油为原料制备生物柴油，因为酸值是一个急需控制的因素，所以，采用两步法工艺，先通过预酯化把地沟油酸值降低，再进行酯交换制备生物柴油，通过试验优化得到地沟油制备生物柴油的的最佳工艺条件。研究了由地沟油制备生物柴油的工艺，影响酸值的因素有催化剂的用量、甲醇的用量、反应温度、反应时间，通过正交试验得到地沟油预酯化反应的最佳条件是：二氧化硅的用量为2%、甲醇的用量为16%、反应温度70、反应时间4h，测得酸值为3.525mgKOH/g；影
4、响生物柴油收率的因素有甲醇的用量、KOH的用量、反应温度、反应时间，通过正交试验得到地沟油酯交换反应的最优工艺条件是：甲醇的用量20%、KOH的用量为1%、反应温度70、反应时间2h，生物柴油的收率达到85%。关键词：地沟油；预酯化；酯交换；生物柴油 Study on precess of preparation of bio-diesel from waste oilsAbstract:This experiment used cooking oil as raw material to the preparation of bio-diesel, because the acid valu
5、e is a need to control factors, therefore, the two-step process, through esterification reduce the gutter oleic acid value first, then the ester exchange of bio-diesel preparation, cooking oil is obtained by experiment to optimize the best process conditions of preparation of bio-diesel.The technics
6、 of bio-diesel preparation with waste oil is introduced.The influencing factors of acid value with the dosage of the catalyst, methanol dosage, reaction temperature, reaction time,The reaction conditions are optimized by orthogonal experiments.It is proved that the best conditions for esterification
7、 are 2% of SiO2 as catalyst ,16% of methanol,70 of reaction temperature and reacting for 4 hours,Measured the acid value of 3.525 mgKOH/g.The factors affecting the yield of biodiesel with methanol dosage, the amount of KOH, reaction temperature, reaction time,The optimum reacting conditions obtained
8、 for tranesterification are 20% of methanol,1% of KOH do sage,70 of reaction temperature and reacting for 2 hours,Bio-diesel yield reached 85%.Key words: waste oil;esterification;trans0esterification;bio-diesel21引 言“能源问题”和“环境问题”很早就被人们提出来了。专家估计，2050年世界石油资源将枯竭。石油的大量使用不仅带来了水、土和大气的污染，而且带来了不可修复的“温室效应”。随着
9、石油资源的日渐枯竭和环境污染的加重，选择清洁可再生能源已成为当前能源研究的重点，生物柴油是近年来引人关注的一种绿色油品，它是利用动植物油脂作为原料经脂交换反应后制成，产品可供内燃机使用，排放物中有害气体少，是一种优质矿物柴油代用品，其对环境的友好性及可再生性，已经得到世界广泛关注1。目前，以化学法生产生物柴油的技术已趋成熟，但是，目前制取生物柴油的原料主要是动植物油脂，由于动植物油脂原料价格昂贵，使得生物柴油的成本远高于石化柴油，严重制约了生物柴油的开发研究和推广使用。利用废弃地沟油制备生物柴油成为近年来的研究热点，不但可以缓解能源危机、环境污染等社会问题，而且可以使原料成本大大降低，价格更有
10、竞争力2 ，还提供了废弃食用油脂的合理化利用方式、为防止废弃食用油脂再次返回餐桌提供帮助，具有良好的发展前景。第一章 文献综述1.1 面临的危机 我国是一个能源生产大国和消费大国，拥有丰富的化石能源资源。2006年，煤炭保有资源量为10345亿吨，探明剩余可采储量约占全世界的13%，列世界第三位。但是中国的人均能源资源拥有量较低，煤炭和水力资源人均拥有量仅相当于世界平均水平的50%，石油、天然气人均资源拥有量仅为世界平均水平的1/15左右。能源资源赋存不均衡，开发难度较大，已探明石油、天然气等优质能源储量严重不足。石油储量的综合估算，可支配的化石能源的极限，大约为11801510亿吨，以199
11、5年世界石油的年开采量33.2亿吨计算，石油储量大约在2050年左右宣告枯竭。再加上能源利用技术落后，利用低下，在经济高速增长的条件下，我国能源的消耗速度比其他国家更快，能源枯竭的威胁可能来得更早、更严重。因而，日益增长的对外能源需求造成的能源压力迫使我们不得不寻找解决能源危机的突围之路。我国是世界上少数几个以煤为主要能源的国家，一次性能源生产和消费65%左右为煤炭，大量使用煤炭，使 66%的中国城市大气中颗粒物含量以及22%的城市空气二氧化硫含量超过国家空气质量二级标准。长期以来这种以煤炭为主的能源结构和单一的能源消费模式带来了严重的环境污染。伴随着经济的快速发展和能源需求量的持续增长，化石
12、燃料燃烧所产生的温室气体排放给环境造成了越来越沉重的压力。面对当前化石能源消耗带来的严重环境危机，调整能源结构已迫在眉睫。化石能源与原料链条的中断，必将导致世界经济危机和冲突的加剧，最终葬送现代市场经济。事实上，中东及海湾地区与非洲的战争都是由化石能源的重新配置与分配而引发。这种军事冲突，今后还将更猛烈、更频繁；在国内，也可能出现由于能源基地工人下岗而引发的许多新的矛盾和冲突。总之，能源危机迟早会爆发；它的爆发将具有爆炸性！可再生能源是可以永续利用的能源，不存在资源枯竭问题。目前，世界各国都力推可再生能源，中国更应该把握住发展可再生能源的时代走向，争取在可再生能源开发利用上走在世界前列，缓解日
13、益加重的能源危机与环境压力。大力发展可再生能源，用可再生能源和原料全面取代化石能源，进行一场新的工业革命，不仅是出于生存的原因；与之相连的是世界经济可获得持续的发展。因此，开发新能源成为应对能源危机的不二选择，而能以液态方式替代化石能源的，又非生物能源莫属。1.2 制备生物柴油的原料地沟油1.2.1 地沟油的产生地沟油是废弃食用油脂的俗称。地沟油是一个泛指的概念，是人们在生活中对于各类劣质油的统称。地沟油可分为三类：一是狭义的地沟油，即将下水道中的油腻漂浮物或者将宾馆、酒楼的剩饭、剩菜(通称泔水)经过简单加工、提炼出的油；二是劣质猪肉、猪内脏、猪皮加工以及提炼后产出的油；三是用于油炸食品的油使
14、用次数超过规定后，再被重复使用或往其中添加一些新油后重新使用的油3 。据相关资料的统计，北京市内的饭馆一天就可以产生废油脂20吨(年产7000多吨)；南京市现有饮食、食品加工和屠宰企业1万多家，每天排放数百吨污水，其中一年产生近5000吨废油脂；深圳经济特区按目前餐饮业营业状况、隔油池使用情况以及收集能力，估算每年的废油脂收集量为3000多吨4。另据2005年中国食用油市场研究报告指出，我国2005年食用油的消费总量约为2000万吨，如果按消费总量10计算，则产生200万吨的废油脂。在我国目前各个城市里，到处可见地沟油。因此，我国地沟油的原料充足。1.2.2 地沟油的危害地沟油成分复杂，富含有
15、机物。直接排放会产生大量刺激性气体，引发呼吸道的各种疾病。且地沟油生物降解性很慢，易造成地表水污染，地沟油如果直接排入下水道(沟)，流进河流、湖塘，每公斤废弃油脂将会造成15000平方米水面的污染，形成大面积的水质富营养化，易造成赤潮现象等，严重影响生态环境。潲水油与水、金属、微生物等作用，酸败进一步进行，并发生更复杂的发应，产生更多有毒有害物质，危害则更甚5,6。更有甚者，社会上的一些不法分子在饮食服务业的隔油污水池中回收肮脏、腐败不堪的废油脂进行非法提炼，直接或者混合部分食用油甚至矿物油后，流入到食用油销售市场以牟取暴利。这些油回流到食用油市场中去，给人们的健康带来极大的危害，特别是掺有矿物油的废弃油脂，严重的会发生食物中毒事件，造成严重的社会危害7。中国每年排放的地沟油数量在100万吨以上，大多都直接排放，给生态环境造成严重影响，同时也严重浪费资源。地沟油是一种严重超标的酸败油脂，同时它也是一种可循环利用的资源，如果对地沟油进行燃料化处理，使之成为柴油的替代燃料，这不但能够缓解或解决我国能源供应短缺的问题，而且能减轻对环境的污染，并且使其再利用还将产生巨
