有机化工生产技术毕业论文.doc

anyang institute of technology 专 科 毕 业 论 文 地沟油的综合利用现状及今后对策the comprehensive utilization of edible oils present situation and future countermeasures系（院）名称： 化学与环境工程学院 专业班级： 有机化工生产技术（1）班 学生姓名： 凡威威 指导教师姓名： 蔡敏 指导教师职称： 讲师 2012 年 04 月毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名：凡威威 日 期：2012年04月 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：凡威威 日 期：2012年04月小四号宋体，缩进二格四号黑体目 录中文摘要、关键词 1英文摘要、关键词 2引言 3第1章 地沟油的综合利用现状 31.1 制取生物柴油 31.2 硫酸催化制备生物柴油 41.3 磷酸催化制备生物柴油 41.4 khs04催化制备生物柴油 41.5 包衣酶催化制备生物柴油 51.6 固定化脂肪酶合成生物柴油 51.7 1一甲基一3一丁基咪唑氢氧化物催化制备生物柴油 61.8 采用固酸、固碱两步非均相催化制备生物柴油 6第2章 地沟油利用中存在的问题及对策 72.1 存在的问题 72.1.1地沟油的收集 72.1.2地沟油利用技术 72.2 相应对策 7结论 8致谢 9参考文献 10地沟油的综合利用现状及今后对策摘要：生物柴油是一种原料广泛的可再生性燃料资源，目前世界各国正掀起开发利用生物柴油资源的热潮，与矿物柴油相比，它具有低含硫和低排放污染，可再生，优良的生物可降解性等特点，有广阔的发展前景，而原料问题是制约生物柴油产业发展的瓶颈。地沟油来源广泛，廉价易得，是制备生物柴油的良好原料。利用地沟油制备生物柴油不但可以缓解能源危机、环境污染等社会问题，还提供了废弃食用油脂的合理化利用方式、防止废弃食用油脂再次返回餐桌。本文综述了地沟油生产工业油酸、硬脂酸和工业油脂，制备无磷洗衣粉，制取生物柴油的综合利用现状并分析了目前地沟油利用中存在的问题。关键词：地沟油；生物柴油；综合利用the comprehensive utilization of edible oils present situation and future countermeasuresabstract: biodiesel is a kind of raw materials widely reproducibility fuel resources, this world is starting the development and utilization of the resources boom biodiesel, compared with mineral diesel, it has low sulfur and low emission pollution, renewable, good biodegradable characteristics, has broad prospects for development, and raw materials is restricted by the problem of biodiesel industry development bottleneck. hogwash oil source widely, cheap to obtain and biodiesel is a good raw material. hogwash oil use biodiesel production not only can relieve the energy crisis, environmental pollution and other social problems, it also provides the abandoned the rationalization of edible oils using way, edible oils to prevent waste returned to the table.this paper reviewed the production of industrial hogwash oil acid, stearic acid and industrial oil, no phosphorus detergent powder preparation, production of biodiesel comprehensive utilization status. hogwash oil and analysis of the current problems of using.keywords: edible oils; biodiesel; comprehensive utilization引 言地沟油来源于煎炒后的食用油，是从餐饮业的地沟隔油池中捞取，经过简单的加热、脱水、去渣、沉淀等工艺提取的油脂。地沟油又名为泔水油属于废弃食用油脂中污染比较严重的一部分。地沟油在水体中经过复杂的生物化学反应。产生一系列组成复杂的醛、酸等具有恶臭的物质，污染大气，恶化居住环境。同时，它消耗水体氧气，造成水体富营养化，导致鱼虾等由于缺氧而窒息，滋生蚊子、苍蝇等害虫。据实验测定，地沟油的酸败指标远远超出国家规定。长期摄人，人们将出现不同程度的身体病状，严重的甚至会威胁到生命安全。我国年均消费食用油为2100万吨，而每年产生废油约为400800万吨1】。据中国食用油信息网统计国内城市每年餐饮业产生的地沟油高达500万吨2】。现在，由于我国没有合理的利用地沟油，致使地沟油已成为一种环境污染物，并且已严重威胁到人们的身体健康。从经济方面来说，由于动植物油价格较高。迫使生物柴油的成本远高于石化柴油，从而限制了生物柴油工业的发展，所以充分地利用地沟油制备生物柴油既能防止废弃食用油再次进人食物链和减轻地沟油造成的环境污染，又可以十分有利地促进生物柴油的发展，为地沟油资源化找到合理利用的出路。第一章 地沟油的综合利用现状我国对地沟油的综合利用主要有3种方式：一是对地沟油进行简单加工提纯。直接作为低档的工业油酸、硬脂酸和工业油脂等，二是利用地沟油制备无磷洗衣粉。三是将地沟油醇解制取生物柴油(脂肪酸甲酯)。地沟油在制取生物柴油方面，成绩尤为突出。11 制取生物柴油地沟油成分主要是三脂肪酸甘油酯，其特性与石化柴油相近，可完全代替石油柴油，故称之为生物柴油。纵观国内外地沟油制备生物柴油的发展，在现代科学领域。以酯交换反应为基础利用地沟油制备生物柴油的方法层出不穷如硫酸催化制备生物柴油、磷酸催化制备生物柴油、包衣酶催化制备生物柴油、地沟油固定化脂肪酶合成生物柴油、l一甲基一3一丁基咪唑氢氧化物催化制备生物柴油、采用固酸、固碱两步非均相催化制备生物柴油3-5等。其中多数工艺是以地沟油与甲醇为底物制取生物柴油，其不同的只是所采用的催化剂和反应条件各异。12 硫酸催化制备生物柴油张勇6】利用地沟油以硫酸为催化剂制备生物柴油采用两步酯化工艺：第一步，在醇油摩尔比10：l、催化剂用量1、反应温度70、反应时间4 h的条件下，用硫酸催化使地沟油产生预酯化反应。主要是将地沟油中的游离脂肪酸转化为脂肪酸甲酯；第二步，酸催化转酯化反应，反应在醇油摩尔比20：1、催化剂用量6、反应温度70、反应时间4 h的条件下进行主要是进一步将地沟油中的甘三脂转化为甲酯和甘油。此实验甘油酯的酯化率可达到8689。符太军等【7】以硫酸为催化剂，采用酯交换法进行生物柴油的实验室制取试验，通过正交分析取得较理想的反应条件为：反应温度70，物配比30：l。催化剂为6原料油，反应时间3 h。4个因素对转化率的影响依次为油醇摩尔比反应时间催化剂的量反应温度。孔永平、郑冀鲁8在酸性催化剂(h2so。)的作用下先通过水解反应对地沟油进行预处理然后进行酯化，将地沟油转化成生物柴油。实验表明。最佳反应条件为：醇油摩尔比53：l，催化剂(h：s04)的量为油的13，反应温度65反应时间2 h，生物柴油得率高达90。13 磷酸催化制备生物柴油钟鸣等【9】以地沟油为原料，磷酸为催化剂，与甲醇发生酯交换反应制备生物柴油，所得产品性能指标接近矿物柴油。通过正交实验得出了制备生物柴油的最佳条件为：反应温度70，醇油摩尔比30：l，催化剂用量为原料油质量的8。反应时间5 h。在此条件下生物柴油的收率为85以上。14 khs04催化制备生物柴油khs04是一种稳定的无机晶体。其水溶液呈强酸性，是一种质子酸，bronsted强酸，因而能催化酯化反应10】，而且khs04难溶于有机反应体系，反应结束后易于分离。简化了甲酯产物和甘油的后处理过程。牛俊、孙玉梅等【11】对固体酸性催化剂khs04催化地沟油的酯化及转酯化反应进行了研究，结果表明，醇油摩尔比25：1，反应时间10 h，催化剂量8，反应温度80。在该条件下。可以将酸值高达10971(koh)(mgg)的地沟油酯化及转酯化转酯化率可达8712，酯化率为9836，最终产品的酸值为18(koh)(mgg)。15 包衣酶催化制备生物柴油酶促合成生物柴油的主要问题是反应系统中甲醇达到一定量后，酶易中毒失活、寿命短等。包衣酶是用表面活性剂进行包衣由于包衣后的固定化酶受到表面活性剂分子的保护，变得更耐有机溶剂，从而可提高酶的活性。陈文伟等【12】以地沟油为原料用三阶段包衣酶催化制备生物柴油。选用谷氨酸二烷基酯核糖醇非离子型表面活性剂作包衣剂，第一步加入油和13的甲醇，第二步再加入13甲醇第三步加入剩下的13甲醇。通过甲醇的三阶段加入和固定化酶的包衣解决酶法制备生物柴油的问题。取得了较好的效果。实验选取反应时间、反应温度、包衣酶用量、醇油摩尔比和水分添加量为影响酯化率的主要因素。通过二次回归正交旋转组合试验得优化的工艺条件为：三阶段反应时间各94 h，反应温度54。包衣酶用量187，醇油摩尔比36：l，水分添加量172，在最佳条件下的酯化率为9368。16 固定化脂肪酶合成生物柴油固定化酶法是生物酶法的一种。利用固体材料将脂肪酶束缚或限制于一定区域内，使其仍能进行其特有的催化反应，并可回收及重复使用的一类技术。这是20世纪50年代发展起来的新技术因为它具有条件温和、醇用量小、无污染排放等优点，因而成为近年来研究生物柴油的热点。多数研究者认为，采用分批加入甲醇的方式可有效提高脂肪酶的稳定性和在非水介质中的促转酯反应活性13】。付严、常杰等【14】将地沟油和甲醇在三段式反应器中固定化脂肪酶上合成生物柴油检测了地沟油的酸值、皂化值以及水含量。并考察了进料流量、溶剂、水含量对反应的影响。在40，正己烷作溶剂，添加水含量为地沟油质量的20每一段反应器中添加的甲醇与地沟油的摩尔比为1：1时，生物柴油产率为94。安永磊等【15】利用固定化脂肪酶(棕榈酸乙酯标准样品)催化餐饮废油与乙醇反应制备生物柴油。通过实验获得最佳酯化反应条件：反应温度47，有机溶剂正已烷，醇油比3：1，5次投加乙醇，酶用量03 g，反应时间32 h生物柴油产率可达81。酶法生产生物柴油一般采用以甲醇为酰基受体的醇解法但高浓度甲醇易使酶失活，且副产物甘油会聚集在固定化酶载体表面。对反应产生严重的副作用。近年来的研究表明以乙酸甲酯代替甲醇进行酶促酯交换反应不仅工艺简单，转化率高，而且大大提高了酶的操作稳定性具有良好的工业应用前景。周丽亚等16】以固定化脂肪酶novozym435为催化剂，以经过预处理的废餐饮油和乙酸甲酯为原料。通过酯交换反应制备生物柴油。实验结果表明：废餐饮油2o g，固定化脂肪酶novozym435的用量为油重的80乙酸甲酯与废餐饮油摩尔比为10：l，反应温度60，反应时间18 h，有机碱三羟甲基氨基甲烷的用量为油重的400。叔丁醇用量05 ml。为最佳的工艺条件，在此条件下生物柴油得率为8643。韩春阳等17利用固定化脂肪酶novozym 435(固定于大孔丙烯酸树脂)和固定化脂肪酶tlim(固定于颗粒硅胶)混合催化餐饮废油合成生物柴油，最佳合成条件为：脂肪酶用量为废油质量的8novozym435与tlim混合比3：l，醇油摩尔比l：l，反应时间19 h，反应温度45，摇床速度200 rmin-1甲醇采用两步法添加，甲酯转化率达到857，脂肪酶在连续反应266 h后催化活性基本没有下降。17 1一甲基一3一丁基咪唑氢氧化物催化制备生物柴油张爱华等18】利用多元醇的预酯化技术对地沟油进行处理。以碱性离子溶液l一甲基一3一丁基咪唑氢氧化物为催化剂制备生物柴油。结果显示以地沟油制备生物柴油的优化工艺条件为：醇与油的量比为8：1，反应温度70，反应时间110 min催化剂用量为原料油质量的3o。在此条件下。脂肪酸甲酯转化率为957。18 采用固酸、固碱两步非均相催化制备生物柴油陈安等19】根据地沟油酸值高的特点，采用固酸、固碱两步非均相催化法制备生物柴油。此法避免了均相酸法耐酸设备价格高、反应时间长、酯化率低、有废水等缺点；克服了均相碱催化酯交换反应对高酸值地沟油易皂化、产率低、产生大量废水等弊病；同时，也克服了两步均相法产生大量废水、影响环境的不足。固酸非均相催化游离脂肪酸酯化(第一步预酯化)的最佳反应条件为：反应时间2 h，醇油摩尔比6：1，固酸催化剂为油重的25，助溶剂四氢呋喃为3，反应温度7l，酯化率9741。固碱非均相催化油脂酯化(第二步酯化)的最佳反应条件为：反应时间25 h。醇油摩尔比10：1，固碱催化剂为油重的20，助溶剂四氢呋喃为3，反应温度71，酯化率9636。李为民等20也是第一步预酯化反应利用硫酸催化并通过正交试验得到最佳条件：浓硫酸用量为2、甲醇用量为16、反应温度为70、反应时间为4 h：第二步酯交换反应利用氢氧化钾催化并通过正交试验得到最佳条件：甲醇用量为20，koh用量为l，反应温度为65、反应时间为2 h。制备所得生物柴油达到国家生物柴油标准要求。第二章 地沟油利用中存在的问题及对策21 存在的问题2.1.1 地沟油的收集地沟油捞取、运输等现代化工具缺乏：多数就餐地点的隔油池附近道路狭窄，不便机械清理，主要靠人工捞取。同时，缺乏全国范围内地沟油收集系统和回收机制，许多小餐馆仍然将大量废弃食用油脂直接排人下水道，造成严重的环境污染和资源浪费。2.1.2 地沟油利用技术地沟油制取生物柴油的产业链短，缺少科研投入，能够为生产者带来丰厚利润的下游产品研制和开发严重不足，已开发和应用的产品少，与国外相比明显不足。目前还不具备大规模再加工利用脂肪酸甲酯和甘油的条件多是把脂肪酸甲酯作为溶剂等销售以增加利润，并没有进行深加工。甘油也多转售到甘油精炼厂，精制为普通甘油、医药甘油等销售，有些厂家甚至不出甘油产品。22 相应对策(1)要建立合理的回收方法及制度，加快全国范围内餐饮废油收集系统的建立，提高餐饮废油的收集利用率。此外，要建立和完善环境保护相关法律法规，严厉制止废弃食用油脂进入城市污水系统，引导消费者的消费习惯，培养绿色能源消费意识。(2)要加大研发力度，延伸产业链，完善支撑产业。生物柴油的制备技术虽然基本成熟。但应用性较差，今后要加强科研部门与企业的合作。走产业化、规模化发展的路子。同时，要加大对附加值高的下游化工产品的研发。提高产品竞争性。结论 生物柴油是一种原料广泛的可再生性燃料资源，目前世界各国正掀起开发利用生物柴油资源的热潮，与矿物柴油相比，它具有低含硫和低排放污染，可再生，优良的生物可降解性等特点，有广阔的发展前景，而原料问题是制约生物柴油产业发展的瓶颈。地沟油来源广泛，廉价易得，是制备生物柴油的良好原料。利用地沟油制备生物柴油不但可以缓解能源危机、环境污染等社会问题，还提供了废弃食用油脂的合理化利用方式、防止废弃食用油脂再次返回餐桌。致谢 历时将近两个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指导老师蔡敏老师，她对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最中心的感谢！感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多你问素材，还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！参考文献1李柏胜别让废弃油脂危害我们的身心健康和城市环境j】经济前沿，2007，(4)：842曹丹我国生物柴油产业化前景诱人j农业工程技术一新能源产业，2009，(2)：4-53demirbas abiodiesel from waste cooking oil via basecatalytic and supercritical methanol transesterification【jenergy conversion and 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