酯交换法制备生物柴油的研究

荣俊锋，程茜，朱永全，张晔，李伏虎，王金明，刘铭

(安徽理工大学 化学工程学院，安徽 淮南 232001)

以可再生的植物油或动物油为原料油，通过酯交换工艺可制成生物柴油[1-2]。生物柴油是可再生能源，发展潜力大[3-5]。目前生物柴油制备方法主要有：直接混合法、微乳液法、高温裂解法和酯交换法。其中酯交换法因其反应所需仪器简单易得，原料来源广泛，方法更为有效[6-11]，是一种更有效、简单且可行性更高的方法，本文选用酯交换反应进行生物柴油的制备[4，12-14]。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

大豆油，由淮南市吉福粮油有限公司提供；甲醇、氢氧化钾、乙醇(95%)、乙醚、酚酞、乙酸、碘化钾、硫代硫酸钠、环己烷、可溶性淀粉、氯化碘、硫酸银、硫酸汞、浓硫酸、重铬酸钾、硫酸亚铁铵、七水合硫酸亚铁、邻菲罗啉、活性炭、氢氧化钠、氯化钠、盐酸、邻苯二甲酸氢钾均为分析纯。

HI 88703高精度台式浊度测定仪；DF-II数显集热式磁力搅拌器；PTF-A电子天平。

1.2 实验原理

在碱催化剂的作用下，油脂与甲醇可以发生酯交换反应，生成产物脂肪酸酯和甘油。酯交换反应为可逆反应，是分步进行的，如下所示：

CH2—OOCR1CH2—OH||CH—OOCR2+ 3ROH催化剂→CH—OH+R1(R2,R3)—COOR||CH2—OOCR3CH2—OH

式中 R1、R2、R3——C12～C24的饱和或不饱和直链烃基；

ROH——低级醇，多为甲醇。

该反应实际上可分为三步：

CH2—OOCR1CH2—OH||CH—OOCR2+ ROH K1 K2 CH—OOCR2+R1COOR||CH2—OOCR3CH2—OOCR3

CH2—OHCH2—OH||CH—OOCR2+ ROH K3 K4 CH—OH+R2COOR||CH2—OOCR3CH2—OOCR3

CH2—OHCH2—OH||CH—OH+ ROH K5 K6 CH—OH+R3COOR||CH2—OOCR3CH2—OH

由于有机物空间效应对反应过程存在影响，所以在酯交换反应发生时，所选醇的碳链越短其空间位阻越小，反应所受的空间效应的影响就越小，使得反应活性越高。甲氧基是最活泼的烷氧基，也因为是最小的基团，所以甲醇是酯交换反应中最合适的醇。……