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生物柴油是一种可再生的生物质燃料,具有绿色、能耗低、环境友好等优点,现有柴油机无需作任何改动就可以直接使用生物柴油,对缓解石油危机和保护环境有重要的意义。与传统的机械搅拌作用相比,超声波法合成生物柴油反应时间短、甲醇用量少、能耗低、工艺简单。本论文以麻疯树油和甲醇为原料,研究了超声强化酯交换反应制备生物柴油的工艺过程。麻疯树油是制备生物柴油的理想原料。采用GC/MS对原料油进行分析,结果表明原料油的脂肪酸成分主要为油酸、亚油酸、棕榈酸和硬脂酸,含量分别为38.3%、36.2%、14.8%和7.3%。采用分光光度法和高压液相色谱HPLC分别测定酯交换过程的甘油收率和甲酯产率。碱催化酯交换反应过程对原料油的酸值有严格要求。本论文采用甲醇萃取和超声精制两种工艺对原料油进行预处理。从正交试验结果得到甲醇萃取法的最佳条件:萃取剂用量为0.8(占原料油体积分数),萃取温度30℃,萃取时间5min,萃取4次。与传统的酸催化酯化预处理相比,该法具有工艺简单、处理效率高、不产生酸废水等特点。超声可以大大提高原料油的预酯化速率,对于初始酸值为20mgKOH/g的原料油,预酯化的最佳反应参数为:功率90W,频率40kHz,甲醇用量18%油重,催化剂用量1.2%油重,反应时间90min,在此条件下,预酯化率达98%以上。在超声强化均相碱催化酯交换过程中,KOH和NaOH的催化活性大,反应40min后甲酯产率和甘油收率都在98%以上;而K2CO3和Na2CO3催化剂的活性相对较低,在150min后才能得到较高的转化率(约90%)。对于同种催化剂,甘油收率总低于甲酯产率,且它们的差值随反应时间增加而减小。采用浸渍法制备了几种碱金属化合物负载型固体碱催化剂,从中优选出KOH/NaX为目标催化剂,并优化了KOH/NaX的最佳制备条件:KOH负载量为10%,干燥温度393K,干燥时间3h。以该条件制备的KOH/NaX固体碱为催化剂,考察了超声作用下的酯交换反应参数。在超声波功率90W,频率59kHz,醇油摩尔比8:1,催化剂用量2wt.%,反应时间5h的条件下,甲酯产率达90%以上。对实验数据进行线性回归,拟合了超声作用下原料油预酯化和固体碱催化酯交换过程的动力学方程。结果表明,在最佳预酯化反应条件下,预酯化反应的数学模型为:(1)/[(1)0.5(1)]20 2020=0 ?++?? A eA k?αtβeAk?αteAk?αt。对于固体碱催化酯交换,优化条件下的动力学方程为: ? rA =0 .006672CA0.8843;同时对比了搅拌方式的动力学方程? rA =0. 002866CA0.4094,可知超声对强化酯交换反应的效果比搅拌好。