反應時間於鹼催化轉酯化反應之影響

1. 反應時間於轉酯化反應時對酸價之影響

由實驗結果可知當轉酯化醇油比 9：1，反應溫度 80 ℃，反應時間 5、10、

20、30 min 時，酸價分別為 0.66、0.662、0.688、0.731 mg KOH/g，其中 5 min 與 10 min 之酸價由於差距太小，故認定為實驗誤差所造成，但仍可看見酸價整體變 化趨勢隨著反應時間增加而上升，由章節 4.3.3 之論述可知隨溫度上升，油品酸 敗或氧化之速率會快速增加，故推測由於反應時間延長，雖然章節 4.3.3 推測在 本研究之系統中，氧化速度急遽增加的溫度為 80 到 100 ℃間，而 60 到 80 ℃間 溫度影響氧化或酸敗之速率並不明顯，但反應時間延長後仍可看出酸價有些微的 變化。對照生質柴油轉化率可知當反應時間越久則轉化率越高，但此時酸價亦上 升，故與理論之反應越完全酸價越低相違背，故推測 FFA 不是造成此酸價變化 之原因，故推測酸價之可能來源為：1)部分生質柴油在該溫度下酸敗，氧化所造 成；2)轉酯化所產生之甘油在該溫度下發生額外的反應，進而使酸價上升。故在 該醇油比及溫度下，所得到之油品酸價皆無法符合生質柴油規範之酸價需低於 0.5 mg KOH/g 之標準。

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Reaction time (min)

0 5 10 15 20 25 30 35

AV (mg KOH/g)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Fig. 4.30 Effect of reaction time on acid value for transesterification with IPA/oil

molar ratio=9 and 80 ℃. WO=200 g, mKO=3.03 g/g, QIK=1.5 mL/min after esterification

2. 反應時間於轉酯化反應時對生質柴油轉化率之影響

由實驗結果可知當轉酯化反應溫度 80 ℃，醇油比 9：1，KOH 2 %(w/w)，

反應時間 5、10、20、30 min 所得到之生質柴油轉化率分別為 92.13、94.34、

95.87、95.15 %，其中反應時間為 5 分鐘時所得到之轉化率與其他條件相差較 多，但可發現使用異丙醇與痲瘋樹籽油在超音波輔助系統下，其轉化率在 5 min 仍可超過 90 %，代表雖然使用異丙醇取代甲醇做為反應醇類，但其轉酯化反應 之速率仍然極快。而反應時間到達 10、20、30 分鐘後，其生質柴油轉化率皆已

110

超過 94 %，其中雖然以反應時間 20 min 時之轉化率 95.87 %為最高，但由趨勢 上來看反應時間到達 20 min 時轉酯化反應幾乎已達反應完全狀態，且由實驗結 果可知增加反應時間對於生質柴油轉化率的影響並不顯著，故認為 20 min 與 30 min 之生質柴油轉化率的差異為實驗誤差所造成。

Reaction time (min)

0 5 10 15 20 25 30 35

Fig. 4.31 Effect of reaction time on yield for transesterification with IPA/oil molar ratio=9 and 80 ℃. WO=200 g, mKO=3.03 g/g, QIK=1.5 mL/min after esterification

3. 反應時間於轉酯化反應時對密度及動黏度之影響

由實驗結果可知當轉酯化醇油比 9：1，反應溫度 80 ℃，KOH 2 %(w/w)，

反應時間 5、10、20、30 min 時，油品之密度及動黏度分別為 896.5、892.65、

892.5、890.6 kg/m³，10.78、9.6、9.55、9.13 mm²/s。可看出密度及動黏度整體 變化的趨勢亦隨著生質柴油轉化率上升而下降，但在反應時間 10 min 後，由於 生質柴油轉化率幾乎已到達上限，因此密度及動黏度雖有減少的趨勢，但不同

111

反應時間所造成的密度、動黏度的變化相當有限，且因生質柴油轉化率已達極 高，但密度、動黏度仍只能降低至 890.6 kg/m³，9.13 mm²/s，並且僅有密度符 合 CNS 15072 standard 所規範之標準，因此可知利用 IPA 經過轉酯化得到之 FAIE 由於動黏度較 FAME 高，因此儘管轉化率達到 95 %，其動黏度無法達到 CNS 15072 standard 之標準。

Reaction time (min)

0 5 10 15 20 25 30 35

Densit y (kg/ m

)

0 10 870 880 890 900 910 920 930 940

Fig. 4.32 Effect of reaction time on density for transesterification, IPA/oil molar ratio=9 and 80 ℃. WO=200 g, mKO=3.03 g/g, QIK=1.5 mL/min after esterification

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Reaction time (min)

0 5 10 15 20 25 30 35

Fig. 4.33 Effect of reaction time on kinematic viscosity for transesterification, IPA/oil molar ratio=9 and 80 ℃. WO=200 g, mKO=3.03 g/g, QIK=1.5 mL/min after

esterification

4. 反應時間於轉酯化反應時對含水率之影響

由實驗結果可知當轉酯化醇油比 9：1，反應溫度 80 ℃，KOH 2 %(w/w)，

反應時間 5、10、20、30 min 時，油品中之含水率分別為 7,236、7,182、7,008、

7,117 ppm， 但可看出不論反應時間的長短，在 80 ℃下進行轉酯化反應所得到 油品之含水率皆在 7000~8000 ppm 的範圍內，此結論與章節 4.3.3 所推論之油品 含水率主要決定因素為反應溫度之推論相符合。

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Reaction time (min)

0 5 10 15 20 25 30 35

m

(wt. %)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Fig. 4.34 Effect of reaction time on water content for transesterification, IPA/oil molar ratio=9 and 80 ℃. WO=200 g, mKO=3.03 g/g, QIK=1.5 mL/min after esterification