ПРОЦЕССЫ алкоголиза. исследование процесса этанолиза растительных масел с целью получения биодизеля

Методические указания к лабораторной работе

для магистрантов по направлению магистерской подготовки 24010.68 «Химическая технология» по магистерским программам «Химия и технология органических веществ» и «Химия и технология продуктов основного органического и нефтехимического синтеза»

Волгоград 2013

УДК 661.71 + 665.65

Рецензент:

канд. хим. наук доцент кафедры аналитической, физической химии

и физико-химии полимеров Г.П. Духанин

Печатается по решению редакционно-издательского совета Волгоградского государственного технического университета

Процессы алкоголиза. Исследование процесса этанолиза растительных масел с целью получения биодизеля: методические указания к лабораторной работе/ сост. Ю.В. Попов, В.Е. Шишкин, Е.В. Медников, Н.А. Бутакова; Волгоград: ИУНЛ, ВолгГТУ, 2013. – 20 с.

Библиография: 7 названий.

В данных методических указаниях содержится необходимая учебно-методическая информация для успешного изучения студентами теории и практики этанолиза триацилглицеринов растительных масел с целью получения биодизеля.

Методические указания предназначены в помощь студентам, обучающимся по магистерской программам 240100.68 «Химия и технология органических веществ» и «Химия и технология продуктов основного органического и нефтехимического синтеза», выполняющим лабораторный практикум по дисциплинам «Технология основного органического синтеза» и «Технология нефтехимического синтеза».

© Волгоградский государственный

технический университет, 2013

ВВЕДЕНИЕ

Метиловые и этиловые эфиры жирных кислот, получаемые из триглицеридов жирных кислот (триацилглицеринов) растительных масел, в последнее время начинают широко использоваться в качестве добавки, или точнее фракции, к нефтяному дизельному топливу и их называют биодизелем. Сегодня биодизель считается реальной альтернативой традиционному дизельному топливу за счет того, что является биоразлагаемым, нетоксичным, возобновляемым топливом, имеет более высокое цетановое число и его применение сдерживает загрязнение окружающей среды. Специалисты по моторной технике считают биодизельное топливо лучшим из имеющихся видов горючего для двигателей с самовоспламенением. Топливо, используемое в любых дизелях, можно частично или полностью заменить биодизелем. Дизельное топливо, содержащее 2, 5 и 10 % биодизеля, называют соответственно В2, В5 и В10, а чистый биодизель В100. В 20 самая распространенная биодизельная смесь в США и считается наиболее сбалансированной по требованиям к дизельному топливу. В Европе вопросами производства и применения биодизеля занимается Европейский Биодизельный Комитет. В настоящее время в Евросоюзе функционируют 245 заводов по производству биодизеля по Европейскому стандарту EN14214 суммарной мощностью 22 млн. т./год. Чаще всего биодизель получают алкоголизом (в литературе часто пишут переэтерификацией) – взаимодействием масла со спиртом в присутствии щелочного или реже кислотного катализатора. В этом процессе также получают другой не менее ценный продукт – глицерин. Наиболее часто в производстве биодизеля используют масла рапса (87 % от мирового производства), сои, подсолнечника, канолы и хлопка. Кроме экономических, эксплуатационных и экологических преимуществ биодизеля также важен социальный аспект его производства. Технологическая цепочка производства биодизеля позволит обеспечить население большим количеством рабочих мест, способствуя тем самым социальной интеграции. 1 июля 2006 г. в РФ принят ГОСТ 52 368-2005 «Дизельное топливо», допускающий использование до 5 % биодизеля. Следует отметить, что Волгоградская область занимает в стране лидирующее положение по выращиванию рапса и выведению его перспективных сортов. С этой целью в Волгоградском государственном аграрном университете создан научно-исследовательский центр. В перспективе Россия станет основным поставщиком «биодизеля» на мировом рынке. Таким образом, процессы алкоголиза в последнее время приобретают очень важное значение в промышленности органического и нефтехимического синтеза.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение теории и технологии процессов алкоголиза триацилглицеринов, разработка инженерных основ получения биодизеля.

ЗАДАЧИ РАБОТЫ

В результате выполнения лабораторной работы студент должен выполнить этанолиз предложенного растительного (рапсового или подсолнечного) масла, выделить продукты синтеза – биодизель (этиловые эфиры жирных кислот) и глицерин, охарактеризовать их качество и вычислить выходы, составить материальные балансы, предложить функциональную и принципиальную технологическую схемы производства биодизеля, выполнить расчет реактора на предложенную преподавателем проектную производительность по биодизелю (от 1500 т/год до 3500 т/год) и определить расходные коэффициенты по сырью и вспомогательным материалам.

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТА В РЕЗУЛЬТАТЕ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Студент должен:

- знать теоретические и инженерные основы процессов алкоголиза, переэтерификации, этерификации, катализаторы, реакционные узлы для этих процессов;

- уметь разрабатывать функциональные и принципиальные технологические схемы процессов алкоголиза, составлять материальные балансы и выполнять расчеты реакторов для периодических процессов, определять расходные коэффициенты по сырью и вспомогательным материалам;

- обладать навыком работы (по проведению синтеза этиловых эфиров жирных кислот («биодизеля»), выделения их из реакционной массы, очистки и определения их показателей качества.