论文部分内容阅读
脂肪酸甲酯在生物能源、反应中间体、表面活性剂等领域具有重要的应用价值。本文对以固定床作为反应器、离子交换树脂作为催化剂,催化制备脂肪酸甲酯的工艺进行了研究。首先用高效液相色谱法测定了菜籽油中三油酸甘油酯的含量为38.73%,同时也测定了菜籽油完全反应时产品中的亚麻酸甲酯、亚油酸甲酯及油酸甲酯的含量分别为16.47%、20.00%和58.43%,三种甲酯的总含量达到了94.89%。本论文选用大孔型强碱性阴离子交换树脂作为催化剂,并将树脂装填到固定床(1.62 cm×73.8 cm)中催化菜籽油与甲醇发生酯交换反应制备脂肪酸甲酯。反应物料菜籽油和甲醇分别用两台计量泵打入管路,经过三通接口处汇合进入固定床。这种进料方式避免了使用助溶剂,解决了机械搅拌进料不均匀、不稳定的缺点。考察了物料在床层内的稳定状态,结果表明,反应初始物料醇油比越低、流量越大,越容易达到稳态。但是当菜籽油进料体积为60~80 mL(床层总体积156.56mL)时,床层基本都能达到稳态。考察了反应温度、停留时间及反应初始物料醇油配比对菜籽油酯交换反应的影响。结果表明,反应温度以树脂最高使用温度60℃为最好;在醇油(V/V)比为3.23~8.21之间,随着甲醇比例的增加,转化率和产率都增加;在停留时间为5~55 min之间随着反应时间的增加,转化率和产率几乎呈线性增长,说明延长反应物料的停留时间有利于转化率和产率的进一步提高。本论文采用二次、三次酯交换法延长反应物料的停留时间,还采用往复循环法(固定床的出口跟计量泵的进口连通)得到更长的停留时间,结果表明,随着停留时间的延长,即使在醇油比较低时也可以得到比较好的转化率和产率。本论文还初步考察了催化剂的稳定性,结果表明,树脂稳定性较好。本论文对副产品甘油的纯度也作了分析,结果表明,通过该工艺得到的甘油纯度可达98%。产品中的游离甘油可以通过简单的离心方法除去。本论文对以强酸性离子交换树脂作为催化剂催化脱臭馏出物制备脂肪酸甲酯的工艺作了改进。通过高温气相法得出催化剂在85℃下催化活性保持比较好。在该温度下,在固定床中,三次酯化脱臭馏出物,甲醇用量只要脱臭馏出物的90wt%,就可以达到99.59%的转化率。而在60℃下二次酯化,达到相同的转化率,甲醇总用量为脱臭馏出物的4倍。