反應溫度於鹼催化轉酯化反應之影響

1. 反應溫度於轉酯化反應時對酸價之影響

由於文獻指出轉酯化反應之溫度不需太高，且由章節 4.2.3 之論述可知酯化 反應溫度若大於 120 ℃會使油品變質，生質柴油轉化率下降，密度、動黏度上 升，且當以溫度 100 ℃進行轉酯化反應時其酸價已達 3.17 mg KOH/g，遠超過生 質柴油標準規範之 0.5 mg KOH/g，因此實驗溫度選擇 60、80、100 ℃。

由 Fig. 4.25 可知在轉酯化醇油比為 9：1，反應時間 30 min 時，反應溫度為 60、80、100 ℃時酸價分別為 0.666、0.731、3.17 mg KOH/g，可看出酸價隨反應 溫度上升而增加，且在 80 至 100 ℃間有明顯的增加，由於上述轉酯化後油品之 酸價皆比轉酯化反應前之油品高，因此代表在轉酯化過程中造成酸價的上升，而 酸價的上升不一定為發生逆反應導致產生自由酯肪酸，亦可能為油品在高溫情況 下造成酸敗速度加快所導致，由實驗結果可知在 80 至 100 ℃間油品酸敗的速度 會大幅增加，故轉酯化反應溫度在不超過 80 ℃時酸價較接近生質柴油標準所規 範之標準。

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Temperature(

C)

50 60 70 80 90 100 110

A V (mg K OH /g)

0 1 2 3 4 5

Fig. 4.25 Effect of temperature on acid value for transesterification with IPA/oil molar ratio=9, 30 min, WO=200 g, mKO=3.03 g/g, QIK=1.5 mL/min after esterification

2. 反應溫度於轉酯化反應時對生質柴油轉化率之影響

Fig. 4.26 為酯化反應(溫度 120 ℃，醇油比 5：1)後以醇油比 9：1，反應時 間 30 分鐘，KOH 2 %(w/w)，在 60、80、100 ℃進行轉酯化反應所得到之生質柴 油轉化率，轉化率分別為 94.13、95.15、94.29 %，可看出當 80 ℃時其生質柴油 轉化率較高，即溫度接近異丙醇沸點時其轉酯化效果較佳，但在該醇油比(9：1) 下其轉化率皆已達到 95 %左右且差異較不明顯，亦即酯化反應之溫度雖然在 80

℃時效果最佳，但溫度所造成轉化率之間的差異不大。

104

Temperature (

C)

50 60 70 80 90 100 110

Fig. 4.26 Effect of temperature on yield for transesterification wuth IPA/oil molar ratio=9, 30 min, WO=200 g, mKO=3.03 g/g, QIK=1.5 mL/min after esterification

3. 反應溫度於轉酯化反應時對密度、動黏度之影響

由實驗結果可知當轉酯化反應溫度為 60、80、100 ℃時其密度及動黏度分 別為 890.7、890.6、891.4 kg/m³，9.21、9.13、10.22 mm²/s，可看出密度變化的趨 勢相當符合動黏度的變化，即溫度為 80 ℃時有最低的密度以及動黏度，60 ℃

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Temperature (^oC)

50 60 70 80 90 100 110

Densit y (K g/ m

)

0 10 870 880 890 900 910 920 930 940

Fig. 4.27 Effect of temperature on density for transesterification, IPA/oil molar ratio=9, 30 min, WO=200 g, mKO=3.03 g/g, QIK=1.5 mL/min after esterification

106 Temperature

50 60 70 80 90 100 110

KV (mm2 /s)

0 5 10 15 20

Fig. 4.28 Effect of temperature on kinematic viscosity fortransesterification, IPA/oil molar ratio=9, 30 min, WO=200 g, mKO=3.03 g/g, QIK=1.5 mL/min after

esterification

4. 反應溫度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反應溫度為 60、80、100 ℃時油品之含水率分別 為 7,547、7,117、4,061 ppm，可以很明顯的看到僅僅只有在溫度接近水的沸點時，

油品之含水率才有明顯的差異，而反應再 60、80 ℃所得到油品之含水率則差異 不大，並對照章節 4.3.1 不同醇油比下進行轉酯化反應之含水率，可發現由於溫 度皆為 100 ℃，因此油品之含水率差異不大，而當反應為 60、80 ℃時由於與水 的沸點相差較多，故含水率之差異不大，但仍可看出因溫度升高則含水率下降，

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並推測油品之含水率與反應溫度是否高於 100 ℃有直接關係，因此若油品之溫 度不到 100 ℃則含水率會接近 7000~8000 ppm 左右，而在 100 ℃時則會在 4000 ppm 左右，故對照酯化反應不同溫度之含水率差異可發現含水率差異最大的部分 依然為 80 到 100 ℃以及 100 到 120 ℃之間，而轉酯化反應在 80 至 100 ℃間亦 有明顯的含水率差異，故推測若溫度到達 120 或以上，則含水率可以達到更低之 標準。

Temperature (^oC)

50 60 70 80 90 100 110

m

(w t. % )

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Fig. 4.29 Effect of temperature on kinematic viscosity for transesterification with IPA/oil molar ratio=9, 30 min, WO=200 g, mKO=3.03 g/g, QIK=1.5 mL/min after

esterification

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