生物柴油低溫流動(dòng)性能影響因素的研究.pdf

1、本文建立了一批適合于生物柴油指標(biāo)測(cè)定的分析方法；確定了堿催化酯交換法制備生物柴油的條件；初步考察了我國(guó)7種常見(jiàn)食用植物油及其生物柴油的低溫流動(dòng)性能以及與生物柴油中飽和脂肪酸甲酯的關(guān)系；通過(guò)添加豬油于菜籽油后再合成生物柴油以及直接添加棕櫚酸甲酯和硬脂酸甲酯于菜籽油生物柴油中，研究了飽和脂肪酸甲酯對(duì)生物柴油低溫流動(dòng)性能的影響。研究了5種降凝劑以及共存物(如脂肪酸甘油酯、甲醇和水)對(duì)大豆油和菜籽油生物柴油低溫流動(dòng)性能以及黏度的影響；測(cè)定了與我

2、國(guó)0號(hào)、-20號(hào)柴油以及乙醇調(diào)和后，生物柴油的低溫流動(dòng)性能和黏度；考察了降凝劑對(duì)調(diào)和油(20％菜籽油生物柴油與80％0號(hào)或-20號(hào)柴油)低溫流動(dòng)性能和黏度的影響。初步比較了放置前后添加共存物、柴油和降凝劑的大豆油和菜籽油生物柴油低溫流動(dòng)性能和黏度的變化。另外，初步考察了冬季化法對(duì)我國(guó)大豆油和菜籽油生物柴油低溫流動(dòng)性能的影響。這些方面的研究將為生物柴油的原料選擇、制備、低溫流動(dòng)性能改進(jìn)以及儲(chǔ)存、使用和運(yùn)輸?shù)忍峁┮罁?jù)。本文的主要內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)

3、果如下： 1.分析方法的建立以國(guó)家和部頒標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)建立了一些適合于生物柴油的分析方法如凝點(diǎn)、傾點(diǎn)、冷濾點(diǎn)、黏度、皂化值、酸值、碘值、磷含量、色度、灰分和比重等。另外，建立了乙酰丙酮分光光度測(cè)定生物柴油中總甘油和游離甘油含量以及氣相色譜法測(cè)定脂肪酸甲酯分布的新方法。 2.生物柴油制備條件的選擇通過(guò)測(cè)定生物柴油中總甘油含量，選擇了以植物油和甲醇為原料，以KOH為催化劑，通過(guò)酯交換法制備生物柴油的條件；將醇油摩爾比、反應(yīng)溫度和

4、反應(yīng)時(shí)間分別選擇在6:1、50℃和1h，催化劑用量為植物油的1.2％左右。與通過(guò)分析生物柴油中脂肪酸甲酯和甘油酯含量所得的制備條件基本一致，但本文所用的儀器較簡(jiǎn)單。 3.食用植物油生物柴油的低溫流動(dòng)性能以我國(guó)食用植物油為原料，制備了7種植物油生物柴油。當(dāng)植物油制成相應(yīng)的生物柴油后凝點(diǎn)和傾點(diǎn)顯著升高，冷濾點(diǎn)降低，生物柴油40℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)黏度比其原料植物油降低了85％以上。從凝點(diǎn)看，菜籽油生物柴油的低溫流動(dòng)性能最好，能滿足我國(guó)-10號(hào)

5、柴油的要求；然后依次為葵花籽油、玉米油、芝麻油、大豆油和棉籽油生物柴油，與我國(guó)0號(hào)柴油類(lèi)似；花生油生物柴油的最差。純植物油生物柴油的低溫流動(dòng)性能主要與生物柴油中的飽和脂肪酸甲酯的含量和分布有關(guān)。飽和脂肪酸甲酯的含量越高和飽和脂肪酸甲酯中的長(zhǎng)鏈脂肪酸甲酯含量越多，該生物柴油的低溫性能越差。 4.生物柴油中共存物和飽和脂肪酸甲酯對(duì)低溫流動(dòng)性能的影響當(dāng)添加的共存物甲醇、水分和甘油酯較少時(shí)，對(duì)大豆油和菜籽油生物柴油的低溫流動(dòng)性能和黏度影響不大，

6、飽和脂肪酸甲酯的同時(shí)析出對(duì)大豆油生物柴油低溫流動(dòng)性能起關(guān)鍵作用。但添加的甲醇和相應(yīng)植物油較多時(shí)，將對(duì)生物柴油的黏度產(chǎn)生影響。 在菜籽油與豬油混合脂肪酸甲酯體系中，隨豬油添加量增加，冷濾點(diǎn)隨體系中總飽和脂肪酸甲酯含量增加呈S型曲線增加，凝點(diǎn)和傾點(diǎn)先增加較快后漸趨緩，其黏度有所改善。在研究范圍內(nèi)，能用一定關(guān)系式較好擬合。 在菜籽油生物柴油中，隨棕櫚酸甲酯和硬脂酸甲酯添加量增加，凝點(diǎn)、傾點(diǎn)和冷濾點(diǎn)逐漸升高，傾點(diǎn)與冷濾點(diǎn)逐漸靠近

7、，但凝點(diǎn)和傾點(diǎn)增加變緩，硬脂酸甲酯比棕櫚酸甲酯對(duì)低溫流動(dòng)性能影響更大。黏度隨棕櫚酸甲酯增加略有下降，基本不隨硬脂酸甲酯含量而變。 5.與柴油和乙醇調(diào)和生物柴油的低溫流動(dòng)性能0號(hào)柴油能有效地降低大豆油和菜籽油生物柴油的黏度，但對(duì)大豆油生物柴油低溫流動(dòng)性能影響不大；能使菜籽油生物柴油的凝點(diǎn)和傾點(diǎn)升高，基本不影響其冷濾點(diǎn)。-20號(hào)柴油能顯著降低兩種生物柴油的凝點(diǎn)、傾點(diǎn)、冷濾點(diǎn)和黏度。因此與低溫流動(dòng)性能較好的柴油調(diào)和是改善生物柴油低溫流

8、動(dòng)性能的有效途徑。另外，乙醇也能有效的改善兩種生物柴油的低溫流動(dòng)性能和黏度。 6.降凝劑對(duì)生物柴油低溫流動(dòng)性能的影響聚乙烯基酯類(lèi)降凝劑1能改善大豆油和菜籽油生物柴油的低溫流動(dòng)性能，但幅度不大。聚乙烯基酯類(lèi)降凝劑2和α-烯烴共聚物降凝劑3能顯著降低大豆油生物柴油的凝點(diǎn)和傾點(diǎn)，但對(duì)冷濾點(diǎn)無(wú)改善作用；能顯著降低菜籽油生物柴油的冷濾點(diǎn)，能小幅改善其凝點(diǎn)和傾點(diǎn)。乙丙共聚物類(lèi)降凝劑4和5對(duì)兩種生物柴油的低溫流動(dòng)性能無(wú)影響。被考察的5種降凝劑

9、都會(huì)增加生物柴油的黏度。 降凝劑1和降凝劑2能顯著改善調(diào)和油1(20％菜籽油生物柴油+80％0號(hào)柴油)的低溫流動(dòng)性能。降凝劑3對(duì)調(diào)和油1的冷濾點(diǎn)基本無(wú)影響，能小幅降低其凝點(diǎn)和傾點(diǎn)。降凝劑4和5對(duì)此調(diào)和油的低溫流動(dòng)性能幾乎無(wú)影響。5種降凝劑能使調(diào)和油的黏度小幅上升。 降凝劑1能較好的降低調(diào)和油2(20％菜籽油生物柴油+80％-20號(hào)柴油)的傾點(diǎn)和凝點(diǎn)，但對(duì)其冷濾點(diǎn)基本無(wú)影響。降凝劑2和3對(duì)此調(diào)和油冷濾點(diǎn)、傾點(diǎn)和凝點(diǎn)的改善有

10、較好的效果。降凝劑4對(duì)此調(diào)和油的低溫流動(dòng)性能幾乎沒(méi)有影響。加入這4種降凝劑，都使調(diào)和油的黏度有所上升。 7.儲(chǔ)存對(duì)生物柴油低溫流動(dòng)性能的影響對(duì)于添加共存物、柴油和降凝劑的大豆油和菜籽油生物柴油，放置后其黏度和酸值有不同程度的增加，黏度增加是不飽和脂肪酸甲酯中雙鍵發(fā)生聚合所致。另外，隨生物柴油黏度增加，冷濾點(diǎn)有所上升。對(duì)于添加共存物和柴油樣品，凝點(diǎn)和傾點(diǎn)變化不大。對(duì)于有些添加降凝劑的生物柴油，放置時(shí)間對(duì)其低溫流動(dòng)性能有較大影響。對(duì)

11、于添加柴油的生物柴油，添加的柴油越多，放置后其黏度增加越少。即與柴油調(diào)和不但可以改善生物柴油的低溫流動(dòng)性能和黏度，而且放置時(shí)間對(duì)其影響也減少。 在250h加熱時(shí)間內(nèi)，在60℃和80℃下，加熱對(duì)大豆油和菜籽油生物柴油及其與80％柴油調(diào)和油的凝點(diǎn)、傾點(diǎn)和冷濾點(diǎn)基本沒(méi)有影響，只是黏度隨著加熱時(shí)間的增加而增加，而且加熱溫度越高，黏度的增幅越大。 8.冬季化對(duì)生物柴油低溫流動(dòng)性能的影響直接冬季化處理對(duì)純大豆油生物柴油的低溫流動(dòng)性能