本文關(guān)鍵詞：生物柴油原料評價及其混合性能改善研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中國地質(zhì)大學(xué)》 2012年

生物柴油原料評價及其混合性能改善研究

鄭金明  

【摘要】：由于石油資源日益枯竭和燃燒化石燃料所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)等次生環(huán)境問題,石化柴油的替代品—生物柴油作為一種可再生的綠色能源日益受到社會的關(guān)注。生物柴油是由動植物油脂和短鏈醇(甲醇、乙醇等)在各種均相或非均相酸堿催化劑的作用下通過酯化或轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)制備的一種液態(tài)燃料,其主要成分是脂肪酸烷基酯,含有少量的未反應(yīng)完全的甘油酯和游離脂肪酸。與傳統(tǒng)石化柴油相比,生物柴油具有含氧量高、低溫流動性能好、十六烷值高、閃點高及可生物降解等優(yōu)點,其在燃燒過程中產(chǎn)生的污染物(包括一氧化碳、硫化物、顆粒物質(zhì)和多環(huán)芳烴等)明顯減少。 原料是制約生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素,原料油成本較高導(dǎo)致了生物柴油的價格出現(xiàn)倒掛,嚴重限值了生物柴油的推廣應(yīng)用。目前,各國都篩選出了適合自國國情的發(fā)展生物柴油原料。如美國主要以大豆油為原料生產(chǎn)生物柴油,歐洲各國主要利用菜籽油為原料發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè),東南亞主要大規(guī)模種植棕櫚油來為生物柴油產(chǎn)業(yè)提供豐富的可持續(xù)原料。我國是一個人口大國,人均耕地較少,現(xiàn)階段不可能完全利用農(nóng)產(chǎn)品為原料生產(chǎn)生物柴油,然而我國擁有廣泛的山地丘陵地段,適宜術(shù)本油料植物的生長,且木本油料植物具有抗逆性強、栽種一次可以多年收獲,對于我國食用油產(chǎn)業(yè)和生物柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展均具有不可替代的作用。湖北地區(qū)擁有豐富的木本油料植物資源,包括油茶、油桐、鳥桕等,現(xiàn)已形成很多變種,從中篩選出適宜直接發(fā)展生物柴油的原料,對不適宜直接生產(chǎn)生物柴油的原料桐油制備的生物柴油進行性能改善,使其滿足國家標準要求,并分析影響桐油生物柴油性能的主要決定因素對于發(fā)展桐油生物柴油產(chǎn)業(yè)至關(guān)重要。 本文主要通過采集湖北地區(qū)廣泛種植的三種木本油料植物油桐、油茶、烏桕,根據(jù)中國、美國和歐盟等生物柴油標準建立生物柴油原料初篩標準,篩選出了湖北地區(qū)適合直接發(fā)展生物柴油原料的木本油料植物。對不適合直接作為生物柴油原料的桐油,將桐油生物柴油和地溝油生物柴油按不同體積比混合,考察隨地溝油的加入桐油生物柴油各項理化性質(zhì)的變化,并選取合適的比例加入抗氧化劑使生物柴油性能滿足國家標準,考察了混合生物柴油加速氧化后過氧化值和粘度的變化。并研究了在生物柴油原料油中含有桐酸時,其脂肪酸組成與生物柴油各項理化性能之間的關(guān)系,建立了相應(yīng)的預(yù)測模型。主要研究結(jié)果如下： (1)通過對三種不同木本油料植物理化性質(zhì)的分析,結(jié)果表明：油茶品種中雞心茶、藻皮桐子茶、雜交油茶各項指標均能滿足生物柴油初篩標準,其是理想的生物柴油原料,其它種類油茶由于酸值較高或含油率較低不適宜作為直接發(fā)展生物柴油的原料。油桐和烏桕由于不飽和脂肪酸含量極高,其生物柴油的碘值、十六烷值較低,且油桐中大量共軛三烯酸的存在影響了其生產(chǎn)的生物柴油粘度,均不能滿足生物柴油初篩標準,不宜直接作為生物柴油的原料。 (2)通過對桐油生物柴油和地溝油生物柴油理化性質(zhì)的分析,結(jié)果表明：桐油生物柴油和地溝油生物柴油的閃點分別為184℃和160℃,均能滿足國家標準要求；桐油冷濾點較低(-14℃),可作為低溫流動性能改良劑,地溝油生物柴油氧化安定性較好(5.7h)。桐油生物柴油的密度和粘度較大,氧化安定性極差,僅為0.3h,遠遠小于國家標準中規(guī)定的6小時,嚴重影響其儲存穩(wěn)定性。地溝油生物柴油冷濾點較高(0℃),將影響低溫下發(fā)動機的啟動性能,不利于低溫下使用。 (3)桐油生物柴油和地溝油生物柴油混合可以調(diào)和兩者之間的性能,降低桐油生物柴油的粘度,并且提高地溝油生物柴油的低溫流動性能,但對于氧化誘導(dǎo)時間的改善無明顯作用。 (4) TBHQ抗氧化效果明顯優(yōu)于BHT和BHA, TBHQ能夠延長混合生物柴油的氧化誘導(dǎo)時間且對生物柴油其他性能影響較小,當(dāng)桐油生物柴油與地溝油生物柴油以1：1混合,TBHQ添加量為1%時,混合生物柴油的閃點為-164℃,冷濾點為-7℃,粘度為5.99mm2/s,密度為0.889g/L,氧化安定性為6.2h,其各項指標基本符合生物柴油國家標準；生物柴油加速氧化后粘度和過氧化值增加,TBHQ的加入減輕了氧化前后粘度的變化。 (5)當(dāng)原料中含有桐酸時,其脂肪酸組成與其生物柴油的冷濾點(CFPP)、粘度(V)、碘值(IV)和氧化安定性(IP)存在顯著相關(guān)性。其中：CFPP=-8.016+0.668C16:0(棕櫚酸%)+7.020C20：0(花生酸%)+16.863C24：0(二十四烷酸%)-0.265C18：1(油酸%)-0.077(桐酸%)；粘度=4.149+0.013C16：0-0.015C18：1+0.021C18：2(亞油酸%)+0.038(桐酸%)；lnIP=2.94-0.9821n(桐酸%)-0.1551nC18：3(亞麻酸%)；IV=126.022-1.647C16：0(棕櫚酸%)+0.489EA(桐酸%)。 本文的創(chuàng)新點在于：1)篩選出了湖北地區(qū)適合直接發(fā)展生物柴油的木本油料植物；2)對不能直接作為生物柴油原料的桐油制備的桐油生物柴油進行了性能的改善,使其滿足國家標準；3)研究了當(dāng)原料中含有桐酸時,其脂肪酸組成與生物柴油品質(zhì)的關(guān)系并建立了相應(yīng)的預(yù)測模型。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TE667
【目錄】：

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9 劉軍鋒;第三代生物柴油的開發(fā)研究[D];北京化工大學(xué);2013年

10 郭峰;新型固體酸堿催化劑的制備及其在生物柴油合成中的應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 薛剛;女貞籽油制備生物柴油的研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2010年

2 李娜林高娃;生物柴油合成新工藝研究[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2010年

3 丁榮;固定化脂肪酶催化光皮樹油脂合成生物柴油[D];中南大學(xué);2010年

4 胡智杰;固體堿催化制備生物柴油的研究[D];長安大學(xué);2010年

5 馮兵;光皮樹籽生物柴油的酶促合成技術(shù)研究[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

6 王紅娜;氣升式反應(yīng)器兩步法生產(chǎn)生物柴油實驗研究[D];鄭州大學(xué);2010年

7 李瑞貞;竹廢料微波輔助裂解制備生物柴油抗氧化劑的研究[D];南昌大學(xué);2010年

8 王友東;固定化重組脂肪酶催化木本植物油脂制備生物柴油研究[D];南京林業(yè)大學(xué);2010年

9 申東美;糖基固體酸催化劑制備生物柴油的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

10 黃繼偉;生物柴油靜電霧化機理及噴霧特性的研究[D];江蘇大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：生物柴油原料評價及其混合性能改善研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：196867