酶法连续制取生物柴油工艺条件的研究

论文摘要

能源短缺和环境污染是人类发展所面临的两大严峻问题,生物柴油作为环保的生物能源,因其无毒、可再生、可生物降解,受到人们越来越多的关注。论文考察了利用分段填充床、膨胀床酶法连续制取生物柴油的影响因素,利用膨胀床进行了连续制取生物柴油的放大试验,对试验得到的粗生物柴油进行了提纯并对产品性能进行了测试。结果发现分段填充床中,物料经常走短路,造成脂肪酶不能充分利用,脂肪酶与反应液接触不充分,反应液通过时酯交换率较低,试验效果较差,膨胀床可以克服以上缺点,得到了菜籽油、桐油在膨胀床中连续生产生物柴油的最佳工艺条件,即反应器最佳高径比为25;反应料液在反应器中的最佳停留时间为35-45min;反应器中脂肪酶的最佳填充量为0.15g/ml;菜籽油最佳反应温度为52℃,桐油最佳反应温度为43℃;反应所需的甲醇分四次进入反应器,即四个反应器串联,向第一个反应器中加入反应所需甲醇的1/4,从第一个反应器流出的反应液在进入第二个反应器时再加入反应所需甲醇的1/4,从第二个反应器流出的反应液在进入第三个反应器时再加入反应所需甲醇的1/4,从第三个反应器流出的反应液在进入第四个反应器时再加入反应所需甲醇的1/4,经过反应料液在四个反应器中连续反应后,菜籽油的酯交换率达到85%-92%,桐油的酯交换率达到88%-94%;反应后的脂肪酶不加清洗直接用于下一批试验,连续重复使用6批次（150h）,脂肪酶的催化活性基本没有下降;对菜籽油和桐油生物柴油进行精馏与测试,生物柴油性能基本满足国家标准。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 绪言
• 1.1 研究背景
• 1.2 酶法连续制取生物柴油的进展
• 1.2.1 脂肪酶简介
• 1.2.2 酶促酯交换反应机理
• 1.2.3 酶法催化合成生物柴油的一般工艺流程
• 1.2.4 影响酶催化酯交换反应的因素
• 1.2.5 酶法连续制取生物柴油的研究现状
• 1.3 课题的提出
• 1.4 研究思路及内容
• 2 试验材料、装置和方法
• 2.1 主要仪器设备和材料
• 2.1.1 仪器设备
• 2.1.2 试验材料
• 2.2 试验装置
• 2.2.1 单级循环装置图
• 2.2.2 四级串联装置图
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 试验方案
• 2.3.1.1 工艺流程
• 2.3.1.2 进料方式
• 2.3.1.3 单级影响因素试验
• 2.3.1.4 单级放大循环试验
• 2.3.1.5 四级串联试验
• 2.3.1.6 生物柴油的精馏与测试
• 2.3.2 分析测试
• 3 菜籽油连续试验结果与讨论
• 3.1 上进料脂肪酶分段填充试验结果与讨论
• 3.1.1 醇油摩尔比对转化率的影响
• 3.1.2 流量对转化率的影响
• 3.1.3 反应温度对转化率的影响
• 3.2 膨胀床试验结果与讨论
• 3.2.1 醇油摩尔比对转化率的影响
• 3.2.2 反应器高径比对转化率的影响
• 3.2.3 流量对膨胀性及转化率的影响
• 3.2.4 酶用量对转化率的影响
• 3.2.5 反应持续时间对转化率的影响
• 3.2.6 单级与四级串联试验结果
• 3.2.6.1 单级放大试验结果
• 3.2.6.2 单级循环试验和四级串联试验结果
• 3.2.7 酶的操作稳定性
• 3.3 生物柴油的精馏与测试
• 3.3.1 密度
• 3.3.2 粘度
• 3.3.3 十六烷值
• 3.3.4 闪点
• 3.3.5 残炭
• 3.3.6 灰分
• 3.3.7 冷滤点
• 3.3.8 馏程
• 3.3.9 酸值
• 3.3.10 含硫量
• 3.4 小结
• 4 桐油连续试验结果与讨论
• 4.1 醇油摩尔比对转化率的影响
• 4.2 流量对膨胀性及转化率的影响
• 4.3 酶用量对转化率的影响
• 4.4 反应持续时间对转化率的影响
• 4.5 单级与四级串联试验结果
• 4.5.1 单级放大试验结果
• 4.5.2 单级循环试验和四级串联试验结果
• 4.5.3 酶的操作稳定性
• 4.6 生物柴油的精馏与测试
• 4.7 小结
• 5 结论和建议
• 参考文献
• 英语文摘