高酸值油脂降酸过程中的相态变化及调控

As a complex multi -component system，the knowledge and accurate description of the phase equilibria of the deacidificationsystems of high acid value oil containing esterificationproducts are essential for a correct operation and optimization of the pretreatment process and separation units for biodiesel production. Inthis project, using the real deacidification system withsolid acid catalyst as research subject it will investigate the influence of reaction conditions such astemperature,concentrationof reactant to the yield of fatty acid methyl esters and liquid phase change regularities, basing on the measurements ofliquidliquidequilibria（LLE） data which willbe carried out for triglyceride+fatty acid methyl esters + methanol + water systems with different component and content. As to improve mass transfer, the optimum conditions for making the system from a non-homogeneous phase to homogeneous phase will be found out. The experimental LLE data willbe correlated bythe NRTL and UNIQUACactivity coefficient models using Aspen Plussimulation software, following by the models being correlated with yield of fatty acid methyl ester to establishnew effective models. These new models can be applied directly to predict and control multi-phase behavior of the system, and provide scientific fundament for optimization and design of process and separation device for the deacidificationof high acid oils.

高酸值油脂降酸体系是个复杂的多相体系，其反应过程的相平衡特性与变化规律对于生产工艺中反应器及分离装置的设计非常重要。本项目以固体酸催化高酸值油脂降酸真实反应体系为研究对象，拟通过测定甘油三酯+脂肪酸+甲醇+生物柴油+水等不同组分与含量的多元体系相图，研究温度、反应物浓度等反应条件对脂肪酸甲酯产率以及相态变化的影响，寻求使体系从非均相向均相转变的最优反应条件，并借助Aspen Plus模拟软件，釆用NRTL、UNIQUAC活度系数模型创新性地对真实反应体系相平衡数据进行回归，并与脂肪酸甲酯产率关联，建构有效模型，直接预测与控制多元体系相行为，也为高酸值油脂降酸反应与分离工艺及装置的优化设计提供理论支撑。

高酸值油脂降酸体系是个复杂的多相体系，其反应过程的相平衡特性与变化规律对于生产工艺中反应器及分离装置的设计非常重要。本项目研究了生物柴油多个不同体系的液液相平衡数据及特性，包括溶解度曲线和联结线，组分间溶解特性、甲醇的分配系数及生物柴油选择性系数等变化规律，温度对相平衡的影响规律等，并对比分析了不同原料来源的生物柴油与甲醇、甘油混合体系相平衡特征及变化规律；采用间歇式二步降酸及一步降酸双工艺，结合相态研究了高酸值废油脂降酸反应历程，获得最优化反应工艺，酸值180mgKOH /mg油的高酸值地沟油样品，2.5 h内降酸反应效率高达98.8%；在常压下，借助Aspen Plus模拟软件分别采用 NRTL 和 NIQUAC活度系数模型关联了废油脂生物柴油反应体系三元液液相平衡数据，回归得到了该三元物系的二元交互参数，低温下 NRTL 和 UNIQUAC 模型计算值与实验值吻合较好，相对均方根偏差为2.76% 和3.56%。高酸值油脂降酸反应过程以及生物柴油相平衡特性与变化规律，有利于预判体系在反应过程中的相行为，并为生产工艺的设计及分离装置的设计提供了重要的参考数据及理论支撑。