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生物柴油体系液液相平衡研究

2020-12-09阅读(574)

生物柴油体系液液相平衡研究

论文摘要

生物柴油作为一种新兴的可再生能源,引起人们的广泛研究,而研究大多集中在新型催化剂与催化体系的开发以及反应工艺条件的优化。生物柴油制备体系是一个复杂的非均相体系,体系各物质间的溶解度决定了反应速率,且各物质间液液相平衡数据限定了的分离极限,目前生物柴油体系中多组分液液相平衡数据的缺乏限制了生物柴油生产工艺中反应器及分离装置的设计。本文研究了多个生物柴油体系中多组分间的溶解度,得到的各种多组分液液相平衡关系为生物柴油生产流程的模拟计算以及工业设计提供了基础数据。根据生物柴油体系中原料油以及产物甘油沸点高的特点,本文采用高温气相色谱来测定体系相平衡数据。通过恒温振荡-静置的方法测得了常压下六个三元体系（棕榈酸甲酯-甲醇-水、棕榈酸甲酯-乙醇-水、大豆油甲酯-甲醇-甘油、大豆油甲酯-甲醇-大豆油、菜籽油甲酯-甲醇-甘油以及菜籽油甲酯-甲醇-菜籽油）在不同温度下的相平衡数据,得到了这六个三元体系在20～50℃下的三相相图。这些平衡数据的首次得到为生物柴油生产工艺设计提供了基础数据。通过Aspen Plus化工模拟软件,采用NRTL,UNIQUAC活度系数模型对上述实验数据进行了关联,回归得到了不同体系各物质间的二元相互作用参数,计算了根均方差以考察计算结果的准确性。回归结果表明,NRTL和UNIQUAC模型可用于描述生物柴油多组分体系的液液相平衡关系,其二元相互作用参数可用于三元体系相行为的预测。二元相互作用的回归扩大了相平衡数据的应用范围,也为工厂流程模拟计算提供了依据。酯交换法制备生物柴油体系实际上是一个更多元体系。为了将上述二元相互作用参数应用于多元体系,本文调整了模型参数使其适用于四元体系（大豆油-大豆油甲酯-甲醇-甘油）。采用NRTL,UNIQUAC模型进行四元体系相行为预测,结果与实验结果比较后可知,调整后的二元相互作用参数很好的预测了四元体系相平衡。这一结果为真实体系相平衡预测提供了更实用的价值,可直接用于生物柴油的生产工艺的模拟设计。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目次
  • 1. 引言
  • 1.1 生物柴油的定义
  • 1.2 生物柴油发展现状
  • 1.3 生物柴油的制备方法
  • 1.4 生物柴油体系液液相平衡研究意义
  • 2. 文献综述
  • 2.1 液液相平衡的研究进展
  • 2.1.1 液液相平衡数据
  • 2.1.2 液液相平衡的研究方法
  • 2.1.3 液液相平衡的计算
  • 2.1.4 液液相平衡研究的意义
  • 2.2 相平衡计算的理论模型
  • 2.2.1 Wilson模型
  • 2.2.2 NRTL模型
  • 2.2.3 UNIQUAC模型
  • 2.2.4 UNIFAC模型
  • 2.3 生物柴油体系液液相平衡研究进展
  • 3. 课题的提出
  • 4. 实验部分
  • 4.1 实验试剂及仪器
  • 4.1.1 实验试剂
  • 4.1.2 实验仪器
  • 4.2 实验方法
  • 4.2.1 生物柴油制备方法
  • 4.2.2 生物柴油体系相平衡测定方法
  • 4.3 实验可靠性验证
  • 4.3.1 相平衡测定方法可靠性验证
  • 4.3.2 Aspen Plus回归模型参数可靠性验证
  • 5. 生物柴油体系液液相平衡数据与结果讨论
  • 5.1 实验原料的色谱分析
  • 5.1.1 棕榈酸组成分析
  • 5.1.2 大豆油组成分析
  • 5.1.3 菜籽油成分分析
  • 5.2 体系内各组分间的相对校正因子
  • 5.3 棕榈酸甲酯体系相平衡数据与相图
  • 5.3.1 棕榈酸甲酯-甲醇-水体系相平衡数据与相图
  • 5.3.2 棕榈酸甲酯-乙醇-水体系相平衡数据与相图
  • 5.4 大豆油甲酯体系相平衡数据与相图
  • 5.4.1 大豆油甲酯-甲醇-甘油体系相平衡数据与相图
  • 5.4.2 大豆油甲酯-甲醇-大豆油体系相平衡数据与相图
  • 5.5 菜籽油甲酯体系相平衡数据与相图
  • 5.5.1 菜籽油甲酯-甲醇-甘油体系相平衡数据与相图
  • 5.5.2 菜籽油甲酯-甲醇-菜籽油体系相平衡数据与相图
  • 5.6 本章小结
  • 6. 生物柴油体系液液相平衡数据关联
  • 6.1 Aspen Plus软件中的NRTL与UNIQUAC模型
  • 6.2 棕榈酸甲酯体系模型参数回归
  • 6.2.1 棕榈酸甲酯-甲醇-水体系模型参数回归
  • 6.2.2 棕榈酸甲酯-乙醇-水体系模型参数回归
  • 6.3 大豆油甲酯体系模型参数回归
  • 6.3.1 大豆油甲酯-甲醇-甘油体系模型参数回归
  • 6.3.2 大豆油甲酯-甲醇-大豆油体系模型参数回归
  • 6.4 菜籽油甲酯体系模型参数回归
  • 6.4.1 菜籽油甲酯-甲醇-甘油体系模型参数回归
  • 6.4.2 菜籽油甲酯-甲醇-菜籽油体系模型参数回归
  • 6.5 大豆油-大豆油甲酯-甲醇-甘油四元体系相平衡预测
  • 7. 结论与展望
  • 7.1 结论
  • 7.2 展望
  • 参考文献
  • 附录
  • 作者简历

    • 相关论文文献

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