自由脂肪酸進行兩程序反應產製生質柴油之研究

Biodiesel production from free fatty acids by a two-step process

林佳融(Jia-Rong Lin)

指導教授 ： 陳奕宏

國立臺北科技大學/工程學院/化學工程研究所/碩士(2013年)

https://doi.org/10.6841/NTUT.2013.00651

摘要

本研究探討以自由脂肪酸產製生質柴油之新穎兩階段程序，第一階段以自由脂肪酸為原料，在無添加觸媒的情況下與甘油進行高溫酯化反應，此反應可降低原料油裡的酸價，以便後續進行轉酯化反應產製生質柴油。最適酯化反應操作條件為醇酸莫耳比0.9、反應溫度250 oC、及反應時間1.5小時，可得脂肪酸轉化率為99.08%。第二階段以氫氧化鉀為觸媒，將酯化後脂肪酸與甲醇進行轉酯化反應，最適轉酯化反應條件為醇油莫耳比3、觸媒劑量1%w/w、反應溫度60 oC、及反應時間1小時，所生成脂肪酸甲基酯產率為97.0%。在本研究兩階段生質柴油產製程序中，粗甘油的回收率約為50%，已測試回收粗甘油可重複利用於酯化反應，且對反應無明顯不良影響。將本系統所產製的自由脂肪酸生質柴油進行油品性質分析，所得自由脂肪酸生質柴油的冷濾點為-15 oC、密度883 kg/m3、碘價118.66 g I2/100 g、動黏度4.93 mm2/s、及氧化穩定性0.32小時。

關鍵字

生質柴油 ； 自由脂肪酸 ； 甘油 ； 酯化 ； 轉酯化 ； 兩階段程序 ； 甘油純化

並列摘要

The objective of this study is to produce biodiesel from free fatty acids (FFAs) using a two-step process. In the first step, the FFAs are esterified with glycerol to produce glycerides. The reaction can reduce the acid value of FFAs before transesterification reaction. The conversion of FFAs was 99.08% under the optimal esterification conditions including the molar ratio of glycerol to FFAs of 9:10, reaction temperature of 250 oC, and reaction time of 1.5 h. The second step was the transesterification of the glycerides with methanol with potassium hydroxide as the catalyst. In the study, the recommended conditions for the trnsesterification of glycerides were molar ratio of methanol to oil of 3:1, catalyst loading of 1%w/w, reaction temperature of 60 oC, and reaction time of 1 h to obtain the yield of fatty acid methyl ester (FAMEs) as 97.0%. The recovery percentage of crude glycerol in the two-step process is about 50%, and the recovered crude glycerol can be reused in the esterification reaction without significant negative effects. The FFAs-based biodiesel had the cold filter plugging point of -15 oC, density of 883 kg/m3 at 15 oC, iodine value of 118.66 g I2/100 g, kinematic viscosity of 4.93 mm2/s at 40 oC, and oxidation stability of 0.32 h.

並列關鍵字

Biodiesel ； free fatty acids ； glycerol ； esterification ； transesterification ； two-step process ； glycerin purification

參考文獻

[14] 吳佩學、楊奇峰、施英隆，「以廢食用油製造生質柴油的影響參數實驗探討」，科學與工程技術期刊，第七卷，第一期，2011，第1-9頁。

[39] 羅育民，添加不同抗氧化劑對於生質柴油氧化穩定性影響之研究，碩士論文，國立台北科技大學化學工程所，台北，2010。

[92] 劉素玲、黃金城、阮巽雯、羅文翎、黃慶祥、邱活泉，「二種林木種子油使用不同催化劑製備生質柴油」，中華林學季刊，第四十二卷，第三期，2009，第433-443頁。

[94] 陳志宏，摻合不同脂肪酸甲基酯組成之生質柴油對其油品性質影響之研究，碩士論文，國立台北科技大學化學工程研究所，台北，2010。

[5] M. P. Dorado, F. Cruz, J. M. Palomar and F. J. Lopez, “An approach to the economics of two vegetable oil-based biofuels in spain,” Renewable Energy, vol. 31, 2006, pp. 1231-1237.