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冷冻结晶脱除生物柴油中的饱和脂肪酸甲酯

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摘要

第一章 文献综述

1.1 生物柴油简介

1.2 生物柴油的组成

1.3 脂肪酸甲酯的物性参数

1.4 脂肪酸甲酯的用途

1.4.1 直接利用

1.4.2 间接利用

1.5 脂肪酸甲酯的分离方法

1.5.1 柱层析法

1.5.2 精馏

1.5.3 尿素包合法

1.5.4 超临界流体萃取法

1.5.5 分子蒸馏

1.5.6 吸附分离

1.5.7 结晶分离

1.6 结晶分离研究进展

1.6.1 溶液结晶

1.6.2 熔融结晶

1.7 选题背景及研究内容

1.7.2 研究内容

第二章 脂肪酸甲酯熔融相图研究

2.1 试剂和主要仪器设备

2.2 实验部分

2.2.1 无纸记录仪校正

2.2.2 绘制步冷曲线

2.3 结果及讨论

2.3.1 硬脂酸甲酯-油酸甲酯二元相图

2.3.2 棕榈酸甲酯-油酸甲酯二元相图

2.4 本章总结

第三章 悬浮式冷冻结晶分离脂肪酸甲酯

3.1 实验材料及设备

3.2 实验方法

3.2.1 静置冷冻

3.2.2 搅拌冷冻

3.2.3 分析方法

3.3 收率计算

3.4 实验结果与讨论

3.4.1 脂肪酸的分离

3.4.2 脂肪酸甲酯的分离

3.5 本章小结

第四章 循环冷却结晶分离脂肪酸甲酯

4.1 实验材料及设备

4.2 实验方法

4.2.1 循环冷却结晶

4.2.2 分析方法

4.3 结果与讨论

4.3.1 U型管换热器

4.3.2 双层蛇型管换热器

4.4 本章总结

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

作者简历

致谢

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摘要

脂肪酸酯类可有效改善低硫柴油的润滑性能,脂肪酸酯的抗磨性能与组成有关,饱和脂肪酸酯润滑效果比不饱和脂肪酸酯差。脂肪酸酯类柴油抗磨剂中饱和脂肪酸酯(质量)含量不能高于2.5%。依据各脂肪酸甲酯熔点的差异,论文采用冷冻结晶分离技术,开展从精馏后的混合脂肪酸甲酯中脱除饱和脂肪酸甲酯的研究。
  首先,论文采用热分析法,测定了油酸甲酯-硬脂酸甲酯、油酸甲酯-棕榈酸甲酯二元组分的步冷曲线和二元熔融相图。在油酸甲酯和硬脂酸甲酯/棕榈酸甲酯的二元熔融相图上,液相线和固相线相距很近,混合物中油酸甲酯的质量分率低于0.8时,两相组成对平衡温度较敏感;油酸甲酯质量分率大于0.8时,液相线和固相线几乎重合,混合物的组成对其熔融温度影响较大。
  论文构建了悬浮结晶和循环冷却结晶两个结晶系统。在悬浮结晶系统中,主要考察了结晶温度、搅拌速度、原料组成、冷冻时间、溶剂种类和用量对分离效果的影响。结晶温度对分离效果有非常大的影响,在低的结晶温度下操作,可以得到饱和脂肪酸甲酯含量低的熔融液产品,但熔融液的收率较低。溶剂的加入可以降低体系粘度,提高熔融液收率,但饱和脂肪酸甲酯的脱除率降低。棕榈酸甲酯含量低于1.3%的原料,在-5℃下静置冷冻结晶2h,熔融液中硬脂酸甲酯含量可降低到1.2%以下,饱和脂肪酸甲酯总含量可降低到2.5%,符合抗磨剂要求。棕榈酸甲酯的含量超过1.3%的原料,必须在-20℃下进行冷冻结晶处理才能得到符合抗磨剂要求的产品。在循环冷却结晶系统中,主要考察设备构型和操作条件对传热和分离的影响。循环冷却结晶系统将物料换热和结晶置于不同的设备完成。换热过程中,通过改变换热器的结构、提高料液和冷却剂的流速改善传热效果,减小冷却剂和料液之间的传热温差。结晶过程中,通过设置挡板、加大结晶器直径降低料液流动对结晶系统的扰动,增大结晶介温区宽度,同时通过微扰动改善结晶器内的传质。在结晶釜环境温度-5℃,换热器中冷却剂温度-10℃,流速5.92m/min,料液流速2.65m/s下操作3h,料液温度可维持在-7.5℃,获得硬脂酸甲酯含量为0.15%,饱和脂肪酸甲酯总含量为2.5%的熔融液,熔融液收率82.92%。

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