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[摘 要]我国每年玉米的生产量都位于世界前列，玉米的播种面积大且分布较广。与其他植物相比，玉米油中不饱和脂肪酸含量较高，所制备的生物柴油低温流动性比其他的生物柴油较好，因此玉米油是制备生物柴油的理想原料之一。基于此，本文对玉米油制生物柴油进行了研究
[关键词]玉米油；试制；生物柴油
中图分类号：S818 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0337-01
引言
我们以玉米油作原料，以氢氧化钠为催化剂采用甲醇化法来制取生物柴油。由所了解的化学反应常识可以推断出反应温度、玉米油以及反应时间都可能对生物柴油的产率有较大的影响。在制取生物柴油的过程中我们会分析并找出最适宜的甲醇和玉米油的比例、催化剂用量、温度等反应条件。
1 采用玉米油制生物柴油的重要意义
近年来，全球能源急剧减少，如石油作为一种不可再生的能源，其全球已探明的储量已开采过半，而且汽车尾气的大量排放也严重污染了人类的生存环境，环境问题也日益突出，因此迫切需要一种能够代替石化柴油的新能源，而利用植物油催化合成的生物柴油性质正好类似于柴油，所以生物柴油成为了石化柴油的理想替代品。目前我国最常用的是均相催化酯交换法制取生物柴油，这种方法虽然催化活性较高，但是也具有后续处理复杂、容易产生废弃物、污染环境等缺点。而采用玉米油制取生物柴油的优越性是显而易见的：作为原料的玉米油易得，且来源广泛；利于土壤优化；副产品具有较高的经济价值；能够有效保护环境。随着生物柴油竞争力的不断增强，政府的扶持及世界范围内的汽车车型柴油化的趋势逐渐加快，生物柴油将具有更广阔的应用前景。
2 生物柴油的制取
2.1 原料
可制取生物柴油的原料有许多，我们将探究以玉米油为原料生产生物柴油。玉米油通常都是由玉米胚加工得到的。我国的淀粉、淀粉糖、酒精、酿酒工业，每年处理几百万吨玉米，但能回收玉米油的不多。若能把这些玉米胚制成玉米油，再将玉米油加工成生物柴油，就能有效提高产品质量，促进资源的合理利用，提高经济效益。
2.2 生物柴油的制取
现阶段，生物柴油通常都是用化学法制取的，即通过甲醇、乙醇等醇类物质和天然植物油或动物脂肪中主要成分甘油三酸酯发生酯交换反应生成，利用甲氧基取代长链脂肪酸上的甘油基，来缩短碳链长度，降低油料的粘度，從而改善油料的流动性和汽化性能，达到作为燃料使用的要求。化学法制取生物柴油的工艺流程如图1所示。
3 反应条件对生物柴油产率的影响
3.1 温度的影晌
图2是在醇油摩尔比6：1，催化剂浓度1%，反应时间30min条件下，温度对生物柴油产率产生的影响。我们从图中可以看出，温度在30-80℃之间时，生物柴油的产率基本维持在94%-96%之间，即温度对产率影响很小。开始时，产率随着温度的升高而升高。这是由于随着温度的升高，反应物的活性增大，反应速度加快，从而导致产率的升高。而在反应温度超过50℃后，反应产率又有稍微的下降。这是由于反应温度的继续升高，超过了甲醇的沸点，导致反应系统中的大量甲醇挥发成气相，从而使液相中甲醇浓度降低，因此导致了反应产率的下降。但是由于反应系统中甲醇过量，因此对产率影响不大。从以上的分析中可知，酯交换反应存在一个最佳反应温度。温度低会使反应减慢，产率降低；温度过高会使甲醇挥发加快，降低液相中的甲醇浓度，同样会导致产率的降低。在实际的操作过程中，可以选取较低的反应温度，这样不仅不会影响反应速度，而且还能有效防止甲醇因挥发而导致的产率降低状况。从实验数据和图中可以看出，50℃是最佳反应温度。
3.2 油醇摩尔比的影晌
图3为反应温度50℃，催化剂浓度1%，反应时间20min条件下，生物柴油产率和醇油摩尔比的关系曲线。我们可以从图中看出，随着甲醇浓度的升高，生物柴油的产率也逐渐增大，在玉米油与甲醇摩尔比为6：1时达到最大.但随着甲醇的初始浓度的继续升高，生物柴油的产率基本保持不变。这表明当甲醇与玉米油摩尔比为6：1时，甲醇浓度的增加对反应产率的影响已达到最大。而当甲醇浓度继续升高后，甲醇浓度对正反应的推动作用明显减小了。所以可知最适宜的醇油摩尔比是6：1。
3.3 反应时间的影响
图4是醇油摩尔比6：1，反应温度50℃，催化剂浓度1%条件下，反应时间对生物柴油产率的影响曲线。从图中我们可以看出，在最初阶段，随着反应时间的增加，产率也逐渐上升，但反应时间超过20min之后，反应的产率就开始下降。而后随着反应时间的延长，产率逐渐趋于一个稳定值。这是由于，在反应初始阶段，反应尚未达到平衡，增加反应时间可以反应达到平衡，从而导致在10-20min内生物柴油产率升高。但是当反应时间超过了20min后，已达到反应平衡点，继续加大反应时间不仅无法促进化学平衡向右进行，反而会出现皂化反应。由此可以分析，最佳反应时间是20min。
结束语
本实验以玉米油为原料，以氢氧化钠为催化剂通过甲醇酯化法制取的生物柴油，并分析了反应温度、玉米油和甲醇摩尔比对生物柴油产率的影响。实验结果启示我们可以用玉米油制取生物柴油，不仅能合理地利用玉米资源，还能提高其经济效益。
参考文献
[1] 黄忠水，纪威，姚亚光.玉米油试制生物柴油研究[A].中国农业工程学会、农业部规划设计研究院、九三学社中央社会服务部、中国农业大学、沈阳农业大学，2003.
[2] 常瑶.固体碱催化玉米油制备生物柴油的研究[D].长沙理工大学，2013.
[关键词]玉米油；试制；生物柴油
中图分类号：S818 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0337-01
引言
我们以玉米油作原料，以氢氧化钠为催化剂采用甲醇化法来制取生物柴油。由所了解的化学反应常识可以推断出反应温度、玉米油以及反应时间都可能对生物柴油的产率有较大的影响。在制取生物柴油的过程中我们会分析并找出最适宜的甲醇和玉米油的比例、催化剂用量、温度等反应条件。
1 采用玉米油制生物柴油的重要意义
近年来，全球能源急剧减少，如石油作为一种不可再生的能源，其全球已探明的储量已开采过半，而且汽车尾气的大量排放也严重污染了人类的生存环境，环境问题也日益突出，因此迫切需要一种能够代替石化柴油的新能源，而利用植物油催化合成的生物柴油性质正好类似于柴油，所以生物柴油成为了石化柴油的理想替代品。目前我国最常用的是均相催化酯交换法制取生物柴油，这种方法虽然催化活性较高，但是也具有后续处理复杂、容易产生废弃物、污染环境等缺点。而采用玉米油制取生物柴油的优越性是显而易见的：作为原料的玉米油易得，且来源广泛；利于土壤优化；副产品具有较高的经济价值；能够有效保护环境。随着生物柴油竞争力的不断增强，政府的扶持及世界范围内的汽车车型柴油化的趋势逐渐加快，生物柴油将具有更广阔的应用前景。
2 生物柴油的制取
2.1 原料
可制取生物柴油的原料有许多，我们将探究以玉米油为原料生产生物柴油。玉米油通常都是由玉米胚加工得到的。我国的淀粉、淀粉糖、酒精、酿酒工业，每年处理几百万吨玉米，但能回收玉米油的不多。若能把这些玉米胚制成玉米油，再将玉米油加工成生物柴油，就能有效提高产品质量，促进资源的合理利用，提高经济效益。
2.2 生物柴油的制取
现阶段，生物柴油通常都是用化学法制取的，即通过甲醇、乙醇等醇类物质和天然植物油或动物脂肪中主要成分甘油三酸酯发生酯交换反应生成，利用甲氧基取代长链脂肪酸上的甘油基，来缩短碳链长度，降低油料的粘度，從而改善油料的流动性和汽化性能，达到作为燃料使用的要求。化学法制取生物柴油的工艺流程如图1所示。
3 反应条件对生物柴油产率的影响
3.1 温度的影晌
图2是在醇油摩尔比6：1，催化剂浓度1%，反应时间30min条件下，温度对生物柴油产率产生的影响。我们从图中可以看出，温度在30-80℃之间时，生物柴油的产率基本维持在94%-96%之间，即温度对产率影响很小。开始时，产率随着温度的升高而升高。这是由于随着温度的升高，反应物的活性增大，反应速度加快，从而导致产率的升高。而在反应温度超过50℃后，反应产率又有稍微的下降。这是由于反应温度的继续升高，超过了甲醇的沸点，导致反应系统中的大量甲醇挥发成气相，从而使液相中甲醇浓度降低，因此导致了反应产率的下降。但是由于反应系统中甲醇过量，因此对产率影响不大。从以上的分析中可知，酯交换反应存在一个最佳反应温度。温度低会使反应减慢，产率降低；温度过高会使甲醇挥发加快，降低液相中的甲醇浓度，同样会导致产率的降低。在实际的操作过程中，可以选取较低的反应温度，这样不仅不会影响反应速度，而且还能有效防止甲醇因挥发而导致的产率降低状况。从实验数据和图中可以看出，50℃是最佳反应温度。
3.2 油醇摩尔比的影晌
图3为反应温度50℃，催化剂浓度1%，反应时间20min条件下，生物柴油产率和醇油摩尔比的关系曲线。我们可以从图中看出，随着甲醇浓度的升高，生物柴油的产率也逐渐增大，在玉米油与甲醇摩尔比为6：1时达到最大.但随着甲醇的初始浓度的继续升高，生物柴油的产率基本保持不变。这表明当甲醇与玉米油摩尔比为6：1时，甲醇浓度的增加对反应产率的影响已达到最大。而当甲醇浓度继续升高后，甲醇浓度对正反应的推动作用明显减小了。所以可知最适宜的醇油摩尔比是6：1。
3.3 反应时间的影响
图4是醇油摩尔比6：1，反应温度50℃，催化剂浓度1%条件下，反应时间对生物柴油产率的影响曲线。从图中我们可以看出，在最初阶段，随着反应时间的增加，产率也逐渐上升，但反应时间超过20min之后，反应的产率就开始下降。而后随着反应时间的延长，产率逐渐趋于一个稳定值。这是由于，在反应初始阶段，反应尚未达到平衡，增加反应时间可以反应达到平衡，从而导致在10-20min内生物柴油产率升高。但是当反应时间超过了20min后，已达到反应平衡点，继续加大反应时间不仅无法促进化学平衡向右进行，反而会出现皂化反应。由此可以分析，最佳反应时间是20min。
结束语
本实验以玉米油为原料，以氢氧化钠为催化剂通过甲醇酯化法制取的生物柴油，并分析了反应温度、玉米油和甲醇摩尔比对生物柴油产率的影响。实验结果启示我们可以用玉米油制取生物柴油，不仅能合理地利用玉米资源，还能提高其经济效益。
参考文献
[1] 黄忠水，纪威，姚亚光.玉米油试制生物柴油研究[A].中国农业工程学会、农业部规划设计研究院、九三学社中央社会服务部、中国农业大学、沈阳农业大学，2003.
[2] 常瑶.固体碱催化玉米油制备生物柴油的研究[D].长沙理工大学，2013.