菜籽油制取生物柴油報告及方法

1、分析以上方法，從原料催化劑以及其經(jīng)濟(jì)性等方面考慮，我們選擇以氧化鈣催化菜子油酯交換生產(chǎn)生物柴油的方法。此方法使用非均相催化劑不僅可以克服均相酸堿催化的缺陷,而且催化劑分離簡單,反應(yīng)條件溫和,催化劑可重復(fù)使用,環(huán)保無污染，原料易得等優(yōu)點。3、實驗部分3.1 原料和儀器菜子油市售仁精制處理后的皂化值（KOH）183.8mg/g,酸值（KOH）0.43mg/g,平均相對分子質(zhì)量923, 密度921.0kg/m3;其他實驗試劑均為分析純。YXJ-1離心沉淀器，江蘇金壇國華儀器廠；SP-6800色譜分析儀，山東魯南化工儀器廠；GC-1690氣象色譜儀，科曉儀器公司。3.2 固體堿催化劑的制備采用浸漬法制

2、備固體堿CaO/MgO催化劑。以輕質(zhì)MgO為載體, 醋酸鈣為鈣源, 并配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22.6%的醋酸鈣溶液MgO載體經(jīng)過500煅燒8h,v(醋酸鈣液) : v(MgO)=3:4用玻璃棒充分?jǐn)嚢杈鶆蚍胖美匣?h 后, 擠成條狀, 置于坩堝中,80 干燥8h .再經(jīng)700 煅燒24h. , 即制得固體堿CaO/MgO催化劑。放人密封袋, 保存在干燥器中待用。3.3 酯交換反應(yīng)在1000ml 裝有回流裝置的四口燒瓶中，加入經(jīng)精致處理過的菜籽油500ml、甲醇125ml，攪拌加熱達(dá)到反應(yīng)溫度后，加入固體堿CaO/MgO催化劑，定時取3ml反應(yīng)產(chǎn)物只預(yù)裝有2mlNaH2PO4濃度為0.17mol/l水

3、溶液的式樣瓶中，搖勻，使采出的反應(yīng)產(chǎn)物立即終止反應(yīng)，并迅速放入冰箱冷凍，備用，反應(yīng)數(shù)小時后結(jié)束。采用氣相色譜儀檢測混合脂肪酸甲醋的含量。色譜工作參數(shù)： 氫火焰離子檢測器,50m×32mm 毛細(xì)管柱, 固定相SE 一3 , , 爐溫280 檢測器溫度300 , 進(jìn)樣器溫度300 , 進(jìn)樣量為0.1ul,內(nèi)標(biāo)法( 內(nèi)標(biāo)物；己二酸二己醋1)計算混合脂肪酸甲醋的含量。三、實驗所需藥品和儀器：藥品：菜子油（約2kg）氧化鈣（分析純）甲醇(分析純) 氫氧化鉀固體 儀器：燒杯（七個） 量筒（一個）容量瓶（一個）分液漏斗（一個） 鐵架臺（兩個）恒溫水浴槽（一個）冷凝管（一支）三口燒瓶（一個） 烘箱（

4、一個）馬福爐（一個）玻璃棒（一支）電子天平（一個） PH試紙 溫度計（一支）離心機（一個）天平（一個）電動攪拌器（一個）四、實驗原理目前工業(yè)生產(chǎn)生物柴油主要是應(yīng)用酯交換法，酯交換法是將動植物油中的脂肪酸甘油三酯與低分子醇發(fā)生酯交換反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)化為脂肪酸單酯，作為生物柴油，從而達(dá)到降低其分子兩、改善其性能的目的。各種天然的植物油和動物脂肪以及食品工業(yè)的廢油, 都可以作為酯交換生產(chǎn)生物柴油的原料?？捎糜邗ソ粨Q的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇。其中最為常用的是甲醇, 這是由于甲醇的價格較低, 同時其碳鏈短、極性強, 能夠很快地與脂肪酸甘油酯發(fā)生反應(yīng), 且堿性催化劑易溶于甲醇。該反應(yīng)可用酸、堿或酶

5、作為催化劑。其中堿性催化劑包括NaOH、KOH、各種碳酸鹽以及鈉和鉀的醇鹽, 酸性催化劑常用的是硫酸、磷酸或鹽酸。甲醇越多產(chǎn)率越高, 但也會給分離帶來困難。下式表明酯交換反應(yīng)的一般步驟: 也有人認(rèn)為其反應(yīng)過程是通過以下3個連續(xù)可逆反應(yīng)完成的，即認(rèn)為每一步反應(yīng)都會生成一種酯： 在上述反應(yīng)中，各種天然的植物油和動物脂肪以及食品工業(yè)的廢油，都可以作為酯交換生產(chǎn)生物柴油的原料?？捎糜邗ソ粨Q的醇包括甲醇、丙醇、乙醇和戊醇。其中最為常用的是甲醇，這是由于甲醇的價格較低，同時其碳鏈短、極性強，能夠很快地與脂肪酸甘油酯發(fā)生反應(yīng)，且堿性催化劑易溶于甲醇。該反應(yīng)可用于酸、堿或酶作為催化劑，也可以在無催化劑的條件下

6、進(jìn)行。其中堿性催化劑包括NaOH、KOH、各種碳酸鹽以及鈉和鉀的醇鹽等，酸性催化劑常用的是硫酸、磷酸或鹽酸。五實驗圖表 5.1實驗流程圖：5.2實驗裝置圖：六、實驗步驟：6.1催化劑的制備將CaO放入馬福爐于500下煅燒8h制備CaO催化劑。密封放置備用。6.2原料菜籽油的精制 1配置18%的KOH水溶液，KOH占有重的0.9%，取一定質(zhì)量的菜籽油于帶攪拌裝置的三口燒瓶中，聯(lián)接好裝置。常溫下，往菜子油中緩慢滴加上述中的KOH溶液，時間控制在5到10分鐘，攪拌速度控制在60-70rpm。 2水浴加熱，緩慢升溫到30停止加熱，同時降低攪拌速度為30-40 rpm，繼續(xù)攪拌10分鐘后離心分離。3離心

7、機的轉(zhuǎn)速要設(shè)定為4000 rpm，將所得粗菜子油離心分離10到15分鐘，這樣就得到精制的菜子油。6.3生物柴油的標(biāo)樣制備 1稱取制得的精制菜子油100g倒入裝有回流裝置的250ml三口燒瓶中，置于水浴中加熱并攪拌。 2稱取油重1.2%的固體KOH,溶解于25ml甲醇中。 3.當(dāng)油溫升至66時,將溶解好的甲醇-KOH溶液經(jīng)冷凝管迅速到入三口燒瓶,同時開始計時,反應(yīng)1.5小時。 4.反應(yīng)停止后,將反應(yīng)混合液到入分液漏斗中靜置過夜。 5.取上層生物柴油用60-70的熱水進(jìn)行水洗至Ph=7。.6.4生物柴油制備工藝條件 1.將恒溫槽調(diào)溫至反應(yīng)溫度(66),溫度誤差不超過3-5。 2.稱取一定量的催化劑

8、于250ml的三口燒瓶中,裝好回流裝置,開啟攪拌器,加入一定量的甲醇。 3.將稱量好的精制菜子油預(yù)熱到一定溫度,加入三口燒瓶中,同時開始計時。 4.反應(yīng)結(jié)束后,停止攪拌,趁熱抽濾,分離催化劑。 5.將濾液倒入分液漏斗中靜置過夜。 6.將分液漏斗下層甘油回收,上層生物柴油進(jìn)行減壓蒸餾,蒸出過量的甲醇,同時得到透明亮淺黃色產(chǎn)品.然后計算相關(guān)數(shù)據(jù)。七、實驗注意事項1、使用電子天平時，注意其在水平位置，測量之前先置零，測量過程要保證上面以及左右玻璃是封閉的；2、將CaO催化劑烘干后，一定要密封保存，防止CaO與空氣中的CO2或H2O等反應(yīng)；3、在反應(yīng)過程中，要保證瓶塞處的密封性，尤其是與攪拌裝置連接的

9、瓶塞處。八、實驗數(shù)據(jù)記錄1、菜籽油的精制項 目第一組第二組第三組m（瓶+油）（g）264.0333.0334.5m（瓶）（g）125.5123.0124.5m（油）（g）138.5210.0210.0加入18%KOH溶液的質(zhì)量（g）6.92510.526210.5352、生物柴油表樣的制備反應(yīng)時間：1.5h 反應(yīng)溫度：60項 目數(shù) 據(jù)m（瓶+精制油）（g）253.7m（瓶）（g）193.3m（精制油）（g）60.4加入KOH固體質(zhì)量（g）0.7300甲醇的體積（mL）153、制得生物柴油量：項 目數(shù) 據(jù)m（瓶+油）（g）71.9m（瓶）（g）121.9m（油）（g）50.04、工藝條件下制生物

10、柴油：第一組：催化劑用量為油重的4% 醇油比為8:1 反應(yīng)時間為4h 反應(yīng)溫度為60項 目數(shù) 據(jù)m（瓶+精制油）（g）191.2m（瓶1）（g）291.5m（精致油）（g）100.3m（瓶+甲醇）（g）143.7m（瓶2）（g）113.5m（甲醇）（g）30.2m（CaO）（g）4.3046反應(yīng)后的油質(zhì)量95.0第二組：催化劑用量為油重的4% 醇油比為8:1反應(yīng)時間為4h 反應(yīng)溫度為70項 目數(shù) 據(jù)m（瓶+精制油）（g）223.3m（瓶1）（g）123.1m（精制油）（g）100.2m（瓶+甲醇）（g）152.6m（瓶2）（g）123.2m（甲醇）（g）29.4m（CaO）（g）4.0053反

11、應(yīng)后的油質(zhì)量94.8第三組：催化劑用量為油重的4% 醇油比為8:1反應(yīng)時間為5h 反應(yīng)溫度為70項 目數(shù) 據(jù)m（瓶+精制油）（g）184.0m（瓶1）（g）123.0m（精致油）（g）61.0m（瓶+甲醇）（g）71.8m（瓶2）（g）54.9m（甲醇）（g）16.9m（CaO）（g）2.4727反應(yīng)后的油質(zhì)量52.7九、實驗結(jié)果分析1、查資料得：M（菜籽油）=932g/molM（甲醇）=32g/mol M(甘油)=92g、mol計算制生物柴油標(biāo)樣時，生物柴油的收率：n（菜籽油）=60.4/932=0.0648mol反應(yīng)掉的菜籽油n:n=(60.4-50)/92=0.01313mol Y=(n/ n)×100%=(0.01313/0.0648) ×100%=20.263%從以上處理數(shù)據(jù)看出：在一定的工藝條件下由菜子油制備生物柴油時，由于試驗條件控制不夠嚴(yán)格，致使所生成的甘油太少，由很少一部分的精制菜子油參與反應(yīng)，大部分以高分子油脂形式存在，同時大量甲