摘要 由於商業鹼製程在轉酯化反應的過程中,會受限於原料中的水分及游離脂肪酸,而產生皂化作用,使產率下降;且於製程中需加入液體觸媒,而使得轉酯化反應後的產物須經過水洗中和鹼液,所產生的廢液會增加分離純化的困難度並造成環境的污染。另一方面,轉酯化的原料大多是由動植物油脂而來,因此若要大量發展生質柴油,勢必會產生原料缺乏的情況,所以須選擇無競爭性的油脂,以減低原物料缺乏的風險並維持穩定的供應鏈。 為改善鹼製程的缺失,本研究以不可食用的麻瘋油與甲醇為原料,在超臨界甲醇的條件下,於連續式管狀反應器中進行轉酯化反應,且亦於反應器中填入固體觸媒及添加共溶劑,促進醇油間的接觸及混合,以減少製程的能耗並加速轉酯化反應的進行。藉由獲得轉酯化反應的產率,可得到最適操作條件;此外,亦可求出動力式參數,以作為日後放大設計之依據。 實驗結果顯示,在操作溫度為280℃、壓力為2000 psi、醇油莫耳比為24及滯留時間為20分鐘時,以填充氧化錳觸媒進行轉酯化反應;與未填充觸媒時相比,甲基酯產率由20%左右,大幅提升至99%以上,且在觸媒作用下,可縮短滯留時間於11分鐘,即可達到穩定的高產率;另一方面,添加乙醚共溶劑於轉酯化系統,在操作壓力為2000 psi、醇油莫耳比為12、滯留時間為5.5分鐘,乙醚與甲醇的莫耳比為0.1下,發現在溫度260℃以上,甲基酯產率有些微的成長,與觸媒催化的效果相比,共溶劑促進反應速率的影響是非常微弱的。 在動力學方面,藉由一階線性方程式進行轉酯化反應之擬合結果,於填充觸媒下,反應的活化能由5686 (J/mol K)降至3063(J/molK),有明顯的下降;而由求得之指前因子及活化能代回反應之動力式,可得知於填充觸媒下之轉酯化反應動力式為-r(TG)=185 exp((-3063)/RT)C_A^ 。