生物柴油的减压蒸馏分割.pdf

第59卷第1期
化
2008年1月
Journal of Chemical Industry and Engineering (China)
January 2008
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研究论文
生物柴油的减压蒸馏分割
つンンンンンニ
方名红,王利生
(北京興大学化1.与环境学院,北京100081)
摘要:使用浓硫酸催化棉汕毛酸甲醇的恉化反应制备脂肪酸甲階即生:物柴汕。通过减压蒸馏,在0.002MPa
的压力ド,分別收集230~260C、230~310C和260~310C3个留分段的生物柴油?测定其密度、黏度、冷凝
点。同时,通过气相色谱-质联用仪对生物柴汕的成分及其含量进行分析。发現230~260C和230~310℃两馏
分段的留出率分别达到53.27%和64.76%,H凝点指标均达到我国0柴油的标湘准。260~310℃留分段柴油的留
出率为10.52%,凝点为5C,可作为中、低速柴汕机的燃料使用。
关键词:生物柴油;化;减爪蒸馏;气/质联用;馏分成分
中图分类号:TQ028
文献标识码:A
文章编号:0438-1157(2008)01-0106-05
Fractionation of biodiesel by vacuum distillation
FANG Minghong, WANG Lisheng
(School of Chemical Engineering and Enironment, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China)
Abstract: Biodiesel was prepared by esterification of cottonseed oil crude fatty acids with methanol and
with sulfuric acid as catalyst. Three fractions of the biodiesel (230 260C, 230 310C and 260-310C)
wcrc collected by vacuum distillation at an absolute prcssurc of 2000 Pa. The densities, viscosities and
solidifying points of the fractions were determined. At the same time, the composition of the biodiesel was
analyzed with gas chromatography and mass spcctromctry (GC-MS).It was found that thc solidifying
points of two fractions (230-260C and 230-310C)met the national standard of 0*dicscl, and th
fraction of 260-31OC could be used as fuel for low-speed engines
Key words: biodiesel; esterification vacuum distillation; GC-MS; fraction compositions
烷值、尢硫和芳香烃化合物、润滑性能良好,
而且具有可生物降解、尤毒、低污染量、原料丰
人类对能源需求的持续増长与石油资源的日益富。等特点,是一种应用前景非常广阔的替代能
枯竭形成尖锐的矛盾。科学家们正尝试新的可替代源。日前制各生物柴油的原料主要有菜将油、大豆
能源,包括氢能、太阳能和风能等。但这油、棉将油、棕棡油等植物油以及猪油、牛油等动
些技术都在川发阶段,费用品贵。作为石油的一种物脂。与矿物轻柴油相比,现有的生物柴油
替代品,生物柴油是用动植物油脂与甲醇等低碳醇其凝固点较高,不适合在我国北方的冬季使用。岩
合成的脂肪唆酯,其分子蛀和性能与柴洲接能将其馏分进行分割,则所得轻馏分的凝点会降
近6。但相对于矿物柴油,生:物柴油具イ高十六低,而重馏分可作为中、低速柴油机的重柴油使
2007-05-24收到初稿,2007-08一05收到修改稿
Received date. 2007-05-2
联系人:王利4。第一作者:方名红(1983-),男,硕上研
Corresponding author: Prol. WANG Lisheng. E-mail
究牛
lishengwang(@bit.edu.cn
第1期
方名红等:生物柴油的减压蒸馏分割
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用,这对于充分利用动植物资源創条生物柴油和我定,同时行大量的出物。继升温收集馏分,直
国的可持续发展具有重要的意义。
釗料液温度达到310C,停止加热。在500ml
不文使用浓硫酸催化粗脂肪酸(毛酸)与甲醇圆底单?烧胞中收集到314.5g浅黄色生物柴油。
的酯化反应制备生:物柴油,通过减压蒸馏提纯产计算馏出率(收集到的馏出物质/脱除水分后粗
品,根据要求收集不同温度的馏分,测定其密度、汕的质量
黏度和点。并通过气相色谱-质谱联用仪对各馏1.
生物柴油馏分的分割按照上述同样的方
分段生物柴油的化学组成进行了分析
法制备料油后,使用炳个单口烧瓶分收集230
实验部分
260C和260~310C的留分段。图1所示为生物柴
油制备的艺流程
1.1实验材料、仪器
1.3分析与测定
原料:毛酸(出棉油皂脚酸化制得),水甲
生物柴油?度、密度的测定参照文献[14]。
醇(≥99.5%),浓硫酸(95%~98%),无水碳酸生物柴汕成分的测定采川 Thermo Oust Trace
(≥99.8%)。
000型气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)。气村
仪器:500ml圆底单烧瓶、1000ml圆底四色谱-质谱联用仪对未知组分定性效果好且灵放度
门烧瓶、冷凝管、1000ml分液漏斗、电动搅拌、高。生物柴油各组分经气相色谱仪分离后依次进入
加热套、电子天平、SHDⅢ循环水式多用真空质谱檢测器,质谱检测器可以测定不同荷质比的离
等
子流强度。有机分子住离子化之后,失去ー个电子
1.2实验方法
得分子离子,同时还有大量的碎片离子产生,因此
1.2.1生物柴油的制备将475g毛酸和132g甲质谱图中离子流的质荷比和相对强度可以作为该化
醇(过量)混合均匀后倒入装有搅拌器、温度计利和合物的“指纹”。气相色谱-质谱联用仪的柱子型号
冷凝管的四口烧瓶中,逐涧滴入13.2g浓硫酸。为Rtx-5MS(0.25mm×15m,0.25amd)。分
开启电源?让混合物在60C下回流反应2h。反应馏进样方式,进样量0.2以l,进样温度为
完毕后将混合物倒入1000ml的分液浦斗,使用220C。柱温升温程序为170C起始,保持76min,
0.08mol?L-的碳酸钠溶液洮涤两次,每次40010C?min?至180C,保持5min,30C?min
ml,再用适量的水洗涤后分液,保留上层色的升至250℃,保持2min。载气(氮气)流速0.5
含水油相(843.6g)。将初步得到的产物进行減压ml?min,分馏速率50ml?min',分馏比
蒸馏(压力为0.002MPa),待物料温度上升到100:1。辅助区温250C,溶剂延期时间3min,
140C并保持