生物柴油的合成

生物柴油的合成

一、 实验目的

1、 了解国内外生物柴油的研究状况；

2、 了解生物柴油的基本性能；

3、 了解目前生物柴油的生产工艺；

4、 掌握一种适合实验室合成生物柴油工艺并进行实验室合成；

5、 掌握实验室工艺的反应机理，合理的对反应装置进行设计；

6、 了解生物柴油对原料性能的指标要求和测定方法；

7、 掌握生产各工艺指标的设定和控制；

8、 掌握生物柴油的主要品质指标和测试方法； 9、 掌握生物柴油的原料转化率的测定方法； 10、了解生物柴油的精制方法。

二、 实验原理

（一）、大豆油密度、皂化值和酸值的测定原理

密 度：根据密度计自身所受重力等于其所受浮力的原理测得。

2121()56.11

HCl V V V C S m

V V m -?=

---皂化值: 空白试验消耗盐酸的体积样品消耗盐酸的体积样品的质量

V V V C 56.11

A =

m

A ))C V m ??---- -1酸值: 酸值(KOH/(mg g 消耗氢氧化钾的体积(mL)氢氧化钾的浓度(mol/L)样品的质量(g)

（二）、生物柴油的合成原理

1、预酯化反应原理：

油脂中的游离脂肪酸及甘油三酯在酸性催化作用下和过量的甲醇或乙醇进

行酯化反应，反应过程中生成水、甘油、和脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。

R C O O H+C H O H=R C O O C H+H O

332

2、酯交换反应原理：

甘油三酯在碱性催化作用下进行酯交换反应，生成脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。

（三）、利用皂化——高碘酸氧化法测定产物中的甘油含量，由于甘油产率等于原料的转化率，采用下式计算得到原料和产品中的甘油含量(％)，即

三、实验设备及试剂

1、实验设备：水浴锅、搅拌器、烧杯、锥形瓶、温度计、三口烧瓶、回流冷凝器装置等。

2、实验原料：大豆油，氢氧化钾，甲醇等。

3、检测试剂：无水硫酸钠、重铬酸钾、硫酸、盐酸、高碘酸钾、硫代硫酸钠、碘化钠、无水乙醇、可溶性淀粉、氧化钙、硼砂、碳酸钠、乙醚、邻苯二甲酸氢钾等。

4、实验装置图如下：

图1 滴定装置图

图2 生物柴油的合成

四、实验步骤

（一）、大豆油密度、皂化值、酸值的测定

1、大豆油密度的测定

1）、取一个250ml的量筒，将其洗净并干燥；

2）、量取250ml大豆油，将一根量程为0.9~1.0的密度计插入其中；

3）、待密度计稳定后读取大豆油与密度计交接面处密度计上的读数。

2、皂化值的测定

1）、取两个250ml的锥形瓶，将其洗净并干燥；

2)、在电子分析天平上称取大豆油1～2克置于250ml锥形瓶中，加入0.100mol/LNaOH乙醇溶液25mL。

3）、锥形瓶上装冷凝管于沸水浴内回流1h以上，不断摇匀至锥形瓶内的脂肪完全皂化为止(此时瓶内液体澄清并无油珠出现)。皂化过程中，若乙醇被蒸发，可酌情补充适量的70％乙醇。

4）、皂化完毕，冷至室温，加1％酚酞指示剂2滴，以 0.100mol/LHCl 液滴定剩余的碱，记录盐酸用量。

5）、在另一锥形瓶中做空白试验，除不加大豆油外，其余操作同上，记录空白试验盐酸用量。

3、酸值的测定

1）、取两个250ml锥形瓶，洗净并干燥；

2）、取二份2~5g大豆油分别加入两只锥形瓶中，记下大豆油的质量，加入

50mL 乙醚-酒精（乙醚：乙醇=1：2）混合液并摇匀； 3）、冷却至室温后，加入3滴酚酞指示剂和30mL 饱和食盐水，以便观察终点； 4）、用标准的氢氧化钾溶液滴定至溶液呈粉红色并在五秒钟内不褪色，记下氢氧化钾溶液的浓度和滴定前后的氢氧化钾的体积。

（二）、生物柴油的合成

1、在装有冷凝管的250 mL 三颈烧瓶中加入100 g 大豆油，加热至65℃后，在搅拌下加入1.4g 催化剂KOH 和21.8g 甲醇溶液，恒温后开始计时；

2、使反应充分进行，反应1h 后，取出反应混合物置于冰水浴中使反应及时结束；

3、将反应混合物置于分液漏斗中静止分层，上层为黄色即甲酯(生物柴油)和甲醇的混合物，下层为棕褐色即甘油、未反应的甘油三酸酯；

4、取生物柴油与甲醇的混合物，在70℃下常压蒸馏，使甲醇与甲酯分离。

5、蒸馏的残余物先用36%盐酸洗涤一次，再用85℃水洗数次，直至水相中无明显乳白色物质为止，除去脂肪酸盐、甘油以及水溶性物质、游离脂肪酸等；

6、在洗涤好的残余物中加入足量无水硫酸钠，充分振荡，静置10min 后再过滤除去无水硫酸钠进行干燥，待油层变为浅黄色透明液体时，将生物柴油移出即可。

（三）、合成产物甘油产率（即原料转化率）的测定

1、用电子分析天平称取0.2g 和0.4g （准确至0.0001g ）生物柴油各一份于两烧杯中，加水溶解，冷却后分别转移至100ml 的容量瓶中，洗涤、定容待用；

2、分别量取25ml 已配制的溶液于①、②号250ml 的锥形瓶中，量取25ml 水于③号250ml 的锥形瓶中，再分别加入20ml 0.02mol/L 的KIO 4溶液、10ml 3mol/L 的H 2SO 4溶液，盖好瓶盖，摇匀后在室温下暗处放置30min 。

3、然后加入2g KI 、150ml 水，析出的I 2用意配置的Na 2S 2O 3标液滴定，滴定至淡黄色时加入1ml 0.5%的淀粉指示剂，继续滴定，直到蓝色恰好消失为止，并作平行试验和空白试验。

五、 实验数据分析

（一）、密度的测定

用密度计测得大豆油的密度： ρ= 0.915 g/cm 3

（二）、皂化值的测定 大豆油质量

1.01m g =

样品消耗盐酸体积118.77.211.5V ml =-= 空白试验消耗盐酸体积237.92017.9V mL =-= 氯化氢浓度0.5/HCl C mol L =

-121()56.11(17.911.50.556.11

177.8KOH(mg.g )1.01

HCl V V V C S m -?-??=

==）

（三）、酸值的测定 原料油质量 3.0m g =

消耗氢氧化钾体积0.30.00.3V mL =-=

氢氧化钾浓度0.1/C mol L =

156.110.30.156.110.5211/()3.0

V V C A KOH mg g m -????===?

（四）、生物柴油甘油含量的测定

反应产物经静置分离水洗后，得上层溶液71.23g,下层溶液50.57g 。 对于上层溶液：

W 1=0.2431g, C 1=0.5mol/l, M=92g/mol, V 01=6.57ml, V 1=3.72ml,

011111()(6.57 3.72)0.592

100%100%31.27%(25/100)410000.24310.254000

V V C M W θ-??-??=

?=?=?????

W 2=0.4192g, C 1=0.5mol/l, M=92g/mol, V 02=6.57ml, V 2=3.55ml,

022222()(6.57 3.55)0.592

100%100%35.11%(25/100)410000.41920.254000

V V C M W θ-??-??=

?=?=?????

对于下层溶液：

W 1=0.2234g, C 1=0.5mol/l, M=92g/mol, V 01=6.57ml, V 1=4.62ml,

011111()(6.57 4.62)0.592

100%100%40.15%(25/100)410000.22340.254000

V V C M W θ-??-??=

?=?=?????

W 2=0.4045g, C 1=0.5mol/l, M=92g/mol, V 02=6.57ml, V 2=3.28ml,

022222()(6.57 3.28)0.592

100%100%30.82%(25/100)410000.40450.254000

V V C M W θ-??-??=

?=?=?????

煤化学实验报告煤的分类

院系：化工学院

专业班级：化工08-3班

学 号： 2008301632 学生姓名： 邹海祥 指导教师： 邵群

2011 年 6 月27日

煤的分类

一、实验目的

1、对于给定的一种煤，会通过检测其主要指标来判定其煤种；

2、通过本实验进一步掌握中国煤的分类方法；

3、掌握煤中水分的测定方法；

4、掌握煤中灰分的测定方法；

5、掌握煤中挥发份的测定方法。

二、实验原理

（一）、煤中水分的测定原理

称取一定量的空气干燥煤样置于105~110℃的干燥箱中，于空气流中干燥到质量恒定，根据煤样的质量损失计算出煤样中水分的质量分数。

煤中水分W 为：

（二）、煤中灰分的测定原理

称取一定量的空气干燥煤样放入马弗炉中，以适当的速度加热到815±10℃，灼烧灰化至质量恒定，残留的煤灰占煤样质量的百分数就是该煤样的灰分。

123

1

W=

100%m m m m +-?

煤样的灰分A 为：

'''

213'1

=1100%m m m A m +--?

（三）、煤中挥发分的测定原理

称取一定量的空气干燥煤样置于带盖的瓷坩埚中，在（900 ±10）℃温度下，隔绝空气加热7 min ，以减少的质量占煤样质量的百分数，减去该煤样的水分作为挥发分。

煤样的挥发分Vdaf 为：

''''''

213''

1

=

100%daf

m m m m

V

+-?

三、 试验设备及试剂

1、实验设备：干燥箱、分析天平、马弗炉、瓷坩埚和坩埚架等。

2、实验原料：几种不同的煤样

四、实验步骤

（一）、煤中水分的测定

1、打开称量瓶盖，放入预先鼓风（称量瓶放入前3~5min ）并已加热到105~110℃的干燥箱中，在一直鼓风的条件下，烟煤干燥1h ，褐煤和无烟煤干燥1~1.5h 至瓶重恒定。

2、取出称量瓶并立即盖上盖子放入干燥器中冷却至室温（约25min ）

3、称量冷却后的称量瓶并记录。

4、然后同上步骤再次放入干燥箱中进行干燥、冷却、称重直到连续两次的重量之差≦0.0010g ，或质量增加时为止，此时称量称量瓶重m 3，若水分低于2%时，不必进行第4步重复试验。

（二）、煤中灰分的测定

1、在预先灼烧至质量恒定并称取质量的坩埚（其质量设为m 2’）中称取粒度小于0.2mm 的空气干燥煤样1±0.01g （设为m 1’）精确至0.0002g ，均匀的平摊于坩埚中；

2、将坩埚送入温度不高于100℃的马弗炉中，关上炉门（留有15mm 左右的缝隙）在30min 之内升温至500℃，并在此温度下保温30min ，然后继续升温至815±10℃，在此温度下灼烧1h

3、取出坩埚在空气中冷却5min 左右，再移入干燥器中冷却至室温（20min 左右）然后称量其质量；

4、再进行灼烧若干次，每次20min ，直到连续两次灼烧后的质量变化不超过0.0010g 为止，以最后一次的称重为计算数据（设为m 3’），若灰分低于15%时，不必进行第④步骤。

（三）、挥发分的确定

1、在预先灼烧至质量恒定并称取质量的坩埚（其质量设为''2m ）中称取粒度小于0.2mm 的空气干燥煤样1±0.01g （设为''1m ），精确至0.0002g ，均匀的平摊于坩埚中，盖上盖子置于坩埚架上；

2、将马弗炉加热到920左右将载有坩埚的坩埚架放入恒温区中，迅速关上炉门，开始计时，加热7min ，坩埚架放入后要求必须在3min 内稳定在900±10℃，否则实验作废；

3、取出坩埚在空气中冷却5min 左右，再移入干燥器中冷却至室温（20min 左右）然后称量其质量为''3m 。 （四）、煤的焦渣特征的测定

用手轻轻挤压高温干燥后的焦渣，根据挤压后的焦渣形状，判断其煤的焦渣特征。

五、实验数据分析

本次实验所测定煤种为口孜东13-14 （一）、煤中水分的测定 口孜东13-14 编1

称取煤的质量g m 0005.111=，g m 0003.112= 坩埚质量g m 0313.2121=，g m 5199.2022=

干燥冷却后的总质量g m 0083.2231=，g m 4970.2132=

123

ad 1

M =

100%m m m m +-?

%349.21=ad M ，%319.22=ad M ，%334.2=ad M

（二）、煤中灰分的测定 口孜东13-14 编1

称取煤的质量'

11 1.0017g m =，'

12 1.0007g m = 坩埚质量'

2115.3919g m =，'

2218.6740g m =

干燥冷却后的总质量'

3115.7668g m =，'

3219.0495g m =

'''213'

1

=1100%m m m A m +--? 1

37.436%A =，2

37.534%A

=，__

37.485%A =

（三）、煤中挥发分的测定 口孜东13-14 编1

称取煤的质量''110.9989m g =，''120.9998m g = 坩埚质量''2120.8981m g =，''2221.7913m g =

干燥冷却后的总质量''3121.6080m g =，''3222.5091m g =

''''''

213''

1

=

100%ad ad

m m m M m

V +-?-

1

26.598%ad V

=，225.872%ad V =，_____

26.235%ad V =

（四）、煤的焦渣特征的测定

根据挤压后的焦渣形状，可以判断出口孜东13-14 编1的焦渣特征在2~3之间。

注：1—粉状，全是粉末，没有互相粘着的颗粒。2—粘着。3—小块，弱粘结