论文部分内容阅读
生物柴油是一种重要的生物质能源，它是油脂与低碳醇在催化剂作用下进行酯交换反应而生成的脂肪酸单酯。与化学法相比，生物酶法对原料要求低、可同时转化原料中的游离脂肪酸，且反应条件温和、副产物甘油分离简单、无污染物排放，因此更符合目前的绿色环保要求，是生物柴油工业化生产的发展方向。
本论文选用固定化脂肪酶Novozym435作为催化剂。首先研究无溶剂体系中小桐籽油的转酯化反应，对脂肪酶用量、底物摩尔比、水含量、硅胶用量等参数进行优化，得出最佳的工艺条件为：当无外加水、甲醇一次性加入时，醇/油摩尔比3:1、固定化酶用量为7％、硅胶加入量为0.4g·g-1oil，于40℃、150r·min-1反应24h最大的转化率为89％，连续反应10个批次固定化酶活力基本不变。考察了硅胶在体系中的作用，发现加入的硅胶既可通过吸附平衡来控制体系中的甲醇浓度，又可吸附反应生成的副产物甘油。
构建固定床反应器并进行连续流加分批式运行。通过比较不加硅胶和加硅胶的连续运行，可知在反应器中加入硅胶有利于固定化酶活力的保持。实验得出硅胶反应器的最佳操作条件为：反应温度40℃、进料流速0.3mL·min-1、醇/油摩尔比为3:1、硅胶量为0.2g·g-1oil，反应72h转化率可达80％以上，且连续运行8个批次以后，转化率仍能保持在70％左右。然而，反应器中不加硅胶时连续运行3批次则转化率急剧下降。
在500mL摇瓶中进行酶促转酯化反应的放大。将固定化酶置于摇瓶（反应器）内封闭的金属框，硅胶直接放入反应溶剂中，实现硅胶和酶的区域分割。结果表明，摇瓶中底物与硅胶和固定化酶的传质较好，反应速率快，48h转化率即可达到90％，且体系中固定化酶的稳定性良好，反应10个批次后转化率几乎无变化。
由茶油制备的生物柴油产品的各项性能指标，经测定基本符合欧美以及中国的生物柴油标准。