超臨界酯交換制取生物柴油及其燃燒反應機理研究.pdf

1、生物柴油是一種可再生的、對環(huán)境友好的新型生物質燃料，是石化柴油的理想替代品，近年來成為世界各國新能源領域高技術競爭的熱點和焦點。生物柴油是指由動植物油脂與甲醇經(jīng)過酯交換得到的脂肪酸甲酯，在含硫量、閃點、烴含量和生物降解能力等方面都優(yōu)于石化柴油，并且在傳統(tǒng)發(fā)動機中無需改造即可直接燃用，因此具有很強的應用前景。 為了克服傳統(tǒng)酸堿催化法生產(chǎn)生物柴油的工藝復雜、產(chǎn)物分離困難等諸多缺點，本文研究了超臨界甲醇酯交換反應制取生物柴油的反應機理

2、及影響規(guī)律，探討了不同超臨界條件下制得生物柴油的燃燒反應動力學。主要內容如下： 本文設計搭建了超臨界酯交換反應實驗臺，用菜籽油、大豆油和棕櫚油三種不同原料，通過超臨界酯交換反應制取了相應的生物柴油，并利用氣相色譜儀對其成分組成進行分析比較。以菜籽油為例，研究了不同反應溫度、時間、壓力及醇油摩爾比等對脂肪酸甲酯轉化率的影響規(guī)律，得到菜籽油在超臨界甲醇中酯交換制取生物柴油的最佳反應條件為：溫度300℃、壓力11MPa、醇油摩爾比42

3、：1，時間20min。發(fā)現(xiàn)溫度為300℃時的酯交換反應速率比255℃時明顯增快，僅需20min菜籽油即可反應完全轉化為生物柴油。當反應壓力由9MPa上升至11MPa時，甲酯的轉化率有很大提高。當醇油摩爾比增大后，酯交換反應的甲酯轉化率得到了明顯提高。建立了酯交換反應速率模型，得到了不同反應條件下的酯交換反應速率。 利用熱天平研究了在超臨界酯交換條件下制得生物柴油的燃燒反應機理及其影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)由菜籽油、大豆油和棕櫚油制得生物柴油

4、的著火溫度由257．6℃依次降低到240．4℃和238.0℃。在制備生物柴油時得到的甲酯轉化率越高，則著火溫度和活化能越低。發(fā)現(xiàn)當超臨界酯交換的反應溫度由255℃升高到300℃時，在反應時間20min條件下制得生物柴油的甲酯轉化率由13％升高到98％以上，使得著火溫度由331.4℃降低到257.6℃，活化能由143.6 kJ/mol降低到84.2kJ/mol。超臨界酯交換反應壓力和醇油摩爾比等對生物柴油的著火溫度和活化能等動力學參數(shù)也具