本文關鍵詞：生物柴油低溫流動性及其改進研究

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【摘要】：生物柴油,從其誕生起就被認為是新一代的綠色、環(huán)保并且可以再生的生物質能源燃料,受到了愈來愈多的關注,同時被大量的文獻報道。究其原因就是生物柴油無毒、污染小、含硫量低,符合可持續(xù)發(fā)展的思想以及循環(huán)經濟的理念。在制備生物柴油時可選取的原料很多,能食用的或是不能食用的植物油脂以及動物油脂甚至連廢棄的餐飲用油都可作為制備生物柴油的原料。也因此,制取的生物柴油種類繁多,給研究其性能帶來諸多不便。但它們也有許多共同之處,它們大部分都是原料油與甲醇在催化劑(多為強堿如氫氧化鈉,酸也可,如硫酸)的作用下通過酯交換而得到,最終的產物有兩種,其一是脂肪酸甲酯,是生物柴油的主要成分,其二是甘油,為反應所得的副產物,其在生物柴油中的含量越低越好。生物柴油在推廣和應用過程中最大的缺點是其低溫流動性能太差,原因便是脂肪酸甲酯在低溫的環(huán)境下很容易結晶析出,進而堵塞柴油發(fā)動機的噴油嘴,影響其正常工作。為探究生物柴油低溫流動性的影響因素以及改善生物柴油的低溫流動性,本課題的工作主要從以下幾個方面展開：(1)本課題從大豆油、玉米油、花生油、菜籽油、葵花油五種植物油為原料油通過甲醇酯交換法來制取五種不同的生物柴油出發(fā),研究了甲醇與植物油摩爾比,催化劑用量,反應時間和溫度對生物柴油產率的影響。隨后對所制備的生物柴油進行了低溫測試,篩選出低溫流動性最好的菜籽油生物柴油以及最差的花生油生物柴油,并將其作為接下來探究脂肪酸酯的種類及含量對生物柴油低溫流動性影響的研究對象。(2)我們對使用氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)測試分析的花生油以及菜籽油生物柴油中的脂肪酸甲酯進行了分類研究,分類如下：a.飽和直鏈脂肪酸甲酯對低溫流動性能的影響；b.不飽和(只含一個雙鍵)脂肪酸甲酯對低溫流動性能的影響：c.脂肪酸酯的不飽和度對低溫流動性能的影響。除此之外,帶有支鏈的脂肪酸酯(本文選取的是硬脂酸異丙酯)對生物柴油低溫流動性能的影響也在我們的研究范圍內。值得注意的是除了帶有支鏈的脂肪酸酯,其余的脂肪酸甲酯均來自菜籽油和花生油生物柴油。(3)為了改善生物柴油的低溫流動性,我們接下來以菜籽油為原料油,用異丙醇代替甲醇制備了支鏈菜籽油生物柴油,并探究了支鏈生物柴油的最佳制備條件。此外,我們還采取了甲醇摻混法和溶劑稀釋法(本試驗中溶劑選取的是煤直接液化柴油,DDCL)來改善支鏈生物柴油的制備。結果表明：(1)以堿催化酯交換反應制備的菜籽油生物柴油為例,當其制備條件控制在醇油摩爾比7：1、催化劑的用量0.6 wt%、反應時間1.25 h、反應溫度65℃時,其最高產率可達96.8%。除氧化安定性稍差,其余性能基本符合相關標準。(2)生物柴油中短碳鏈脂肪酸酯(Cm：0,m≤16)含量越多、不飽和脂肪酸甲酯越多(Cm：1,m20)、脂肪酸酯的不飽和度越大,生物柴油的低溫流動性能將會越好。帶有支鏈醇的脂肪酸酯同樣能夠有效改善生物柴油的低溫流動性。(3)在制備支鏈菜籽油生物柴油時,其條件控制在醇油摩爾比8：1、催化劑用量1wt%、反應時間2h,反應溫度80℃時,可得最高產率為29.4%。而由異丙醇和甲醇混合以及由異丙醇和DDCL混合制備的支鏈生物柴油均要比單獨由異丙醇制備的支鏈生物柴油的低溫流動性好得多,其中又以DDCL稀釋法制備的生物柴油低溫流動性為最好,當DDCL的質量分數為40%時制備的支鏈生物柴油的濁點、冷濾點和傾點可分別低至-7℃,-21℃和-29℃。
【關鍵詞】：直鏈生物柴油 支鏈生物柴油 低溫流動性能 煤直接液化柴油
【學位授予單位】：上海應用技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE667
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 生物柴油概述12
• 1.1.1 生物柴油簡介12
• 1.1.2 生物柴油的生產12
• 1.1.3 生物柴油的保存12
• 1.2 生物柴油的質量標準12-13
• 1.3 生物柴油的國內外生產應用13
• 1.3.1 國內13
• 1.3.2 國外13
• 1.4 生物柴油的優(yōu)點與缺點13-14
• 1.5 生物柴油低溫流動性研究現狀14-15
• 1.5.1 生物柴油低溫流動性指標14
• 1.5.2 生物柴油可能的結晶機理14
• 1.5.3 生物柴油.低溫流動性能的改進方法14
• 1.5.4 生物柴油結晶及降凝的研究方法14-15
• 1.6 本課題研究思路15-17
• 1.6.1 選題的目的及意義15
• 1.6.2 課題研究內容15-17
• 第二章 生物柴油的制備17-29
• 2.1 前言17
• 2.2 實驗部分17-21
• 2.2.1 實驗材料及儀器17-18
• 2.2.2 酯交換制備生物柴油18-19
• 2.2.3 油品成分及性能測試19-21
• 2.2.3.1 油品成分分析19-20
• 2.2.3.2 油品性能測試20-21
• 2.3 結果和討論21-28
• 2.3.1 反應參數對生物柴油產率的影響21-24
• 2.3.2 生物柴油成分及含量24-26
• 2.3.3 生物柴油油品性能測試26-28
• 2.3.3.1 生物柴油低溫流動性能測試26-27
• 2.3.3.2 生物柴油其它性能測試27-28
• 2.4 本章小結28-29
• 第三章 脂肪酸酯對生物柴油低溫流動性能影響研究29-41
• 3.1 前言29
• 3.2 實驗內容29-32
• 3.2.1 實驗所需的材料及儀器29-30
• 3.2.2 花生油生物柴油和菜籽油生物柴油成分對比30-31
• 3.2.3 兩種生物柴油中脂肪酸酯的分類依據31
• 3.2.4 兩種生物柴油的制備及性能測試31-32
• 3.2.5 生物柴油結晶機理探究32
• 3.3 結果與討論32-40
• 3.3.1 不同脂肪酸酯對花生/菜籽油生物柴油冷濾點.(CFPP)的影響32-35
• 3.3.1.1 飽和條件下鏈長對生物柴油冷濾點的影響32-33
• 3.3.1.2 不飽和條件下鏈長對生物柴油冷濾點的影響33-34
• 3.3.1.3 不飽和度對生物柴油冷濾點的影響34
• 3.3.1.4 不同醇鏈對生物柴油冷濾點的影響34-35
• 3.3.2 不同脂肪酸酯對花生/菜籽油生物柴油傾點(PP)以及濁點(CP)的影響35-37
• 3.3.3 生物柴油結晶機理探究37-40
• 3.3.3.1 脂肪酸酯的分子結構37
• 3.3.3.2 不同脂肪酸酯的分子機構37-38
• 3.3.3.3 加入不同脂肪酸酯在10℃和-10℃下生物柴油結晶的偏光顯微表征38-39
• 3.3.3.4 脂肪酸酯可能的低溫結晶過程39-40
• 3.4 本章小結40-41
• 第四章 支鏈脂肪酸酯的制備及其制備方法的改善41-54
• 4.1 前言41
• 4.2 實驗內容41-44
• 4.2.1 實驗所需的材料及儀器41-42
• 4.2.2 酯交換制備支鏈生物柴油42-43
• 4.2.3 油品成分及性能測試43-44
• 4.2.3.1 油品成分分析43
• 4.2.3.2 油品性能測試43-44
• 4.3 結果和討論44-53
• 4.3.1 反應參數對支鏈生物柴油產率的影響44-46
• 4.3.2 支鏈生物柴油成分及含量46-47
• 4.3.3 甲醇摻混法和溶劑稀釋法47-53
• 4.3.3.1 甲醇摻混法改善支鏈醇的制備47-49
• 4.3.3.2 溶劑稀釋法改善支鏈醇的制備49-53
• 4.4 本章小結53-54
• 第5章 結論與展望54-56
• 5.1 全文總結54-55
• 5.2 本文特色及創(chuàng)新55
• 5.3 展望55-56
• 參考文獻56-63
• 致謝63-64
• 攻讀學位期間所開展的科研項目和發(fā)表的學術論文64

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