生物柴油作为柴油机的代用燃料正受到越来越多的关注。生物柴油一般是由动植物油脂经甲醇酯交换反应得到,通常采用碱、酸或脂肪酶作为催化剂。本文详细研究了低频超声辐射对酯交换技术制备生物柴油的影响;并在总结前人工作的基础上分析了生物柴油生产的经济可行性。 应用正交实验的方法进行在KOH催化剂作用下大豆油与甲醇反应生成脂肪酸甲酯的优化实验。用大豆油为主原料,考察酯交换反应条件如醇油比、催化剂用量、反应温度、反应时间大豆油转化率和甲酯得率的影响。得出大豆油酯交换反应的最佳反应条件为:反应温度45℃,醇油摩尔比为6:1,催化剂用量为1.1%,反应时间为60min。 油脂的甲醇酯交换反应是一种制备生物柴油的有效方法。本文针对油脂/甲醇得不相容特点设计了一套小型超声强化反应装置并用于大豆油/甲醇酯交换反应体系制备生物柴油的实验研究。并与常用的机械搅拌乳化增强反应进行了初步比较。考察了超声波外场(频率、强度)对该反应体系转化率以及转化速度的影响。实验结果表明,采用低频超声波(19.7kHz,100W)可以大大缩短酯交换反应达到平衡的时间,与机械搅拌反应体系相比,在水浴温度35℃、醇-油比6:1、催化剂1wt%的条件下反应时间从60分钟缩短至10分钟,同时反应的转化率从94%提高到99%。这种强化反应的机制可以认为是超声波外场空化所引起的乳化作用和空化所产生的高温高压强化反应协同作用的结果。进一步的讨论表明对特定的强化体系如高粘度的大豆油体系辐射功率与辐射频率的选择是非常重要的。超声波辅助酯交换反应正交实验表明各因素影响顺序:醇油比>温度>占空比>功率。醇油比增加,反应速度加快,转化率升高;反应温度低,反应速度慢,但当温度达到一定值后,对反应的影响趋缓:占空比功率低,搅拌作用弱,反应速度慢,但当占空比功率达到一定值后,对反应的影响趋缓。 本文对国内外生物柴油生产的现状及其经济可行性评估进行了综述,通过分析影响生物柴油生产成本的四个主要因素,包括原料费用、生产工艺、甘油价值和生产规模,提出了发展我国生物柴油产业的可行办法。还讨论了农场合作型生物柴油厂的运行模式及其经济可行性。