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生物柴油产业近几年来已成为全球性的新兴产业。目前,多数国家是以植物油或废油为原料生产生物柴油作为矿物柴油的替代品,且常规原料的成本占生物柴油成本的70-80%左右,以植物油为原料的关键问题是原料的价格高和供应量不足。我国每年食用油尚需从国外进口,完全以食用油为原料生产生物柴油并不现实,针对我国的国情,研究开发出低成本原料生产生物柴油和解决原料紧缺问题是目前亟待解决的研究课题。
本论文主要包含以下几个方面的内容:
1.选用了菜籽油、葵花籽油、玉米油、棕榈油、麻疯果油快速甲酯化制得生物柴油,通过气相色谱-质谱联用仪测得五种生物柴油中的脂肪酸甲酯成分和相对百分含量,共分析鉴定了以上植物油中主要含有14种脂肪酸甲酯,五种生物柴油主要由油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸的甘油三酸酯组成,比较分析了它们的异同点,分析了脂肪酸甲酯成分和含量对生物柴油理化性能指标产生的影响,最终选取了菜籽油和麻疯果油作为代表,研究其制备生物柴油的最佳工艺条件和经济性评价。
2.选用了菜籽油和麻疯果油作为原料制备生物柴油,并分别以氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠为催化剂,通过酯交换法制取生物柴油,并考察了醇油摩尔比、催化剂种类、催化剂用量、共溶剂用量、反应时间和反应温度对生物柴油产率的影响。通过正交试验得出实验制备生物柴油的最优条件为:醇油比:6:1,催化剂用量为油重的1.2%,共溶剂与油的摩尔比:1.2%:1,反应温度:60℃,反应时间:80min,搅拌强度:600rad/min。
3.设计了粗生物柴油的精制工艺,对精制后的生物柴油各项理化指标进行了测定,十六烷值馏程(95%)、黏度(40℃)、密度、酸值、碘值、硫含量、水分、总甘油均符合美国和德国生物柴油测试标准。
4.通过构建菜籽油和麻疯果油植物林基地,采用本课题优化后的工艺条件生产生物柴油,初步估算出生产生物柴油相关的各项费用,包括原料种植阶段费用、生物柴油生产设备投资费用、生物柴油生产成本费用等,计算出生物柴油的单位成本及其原料植物油成本,分析了生物柴油单因数敏感度,对生物柴油生产的经济可行性做出了初步的评估工作。