【摘要】：眾所周知,當前使用石化柴油造成環(huán)境的惡化及石化柴油的日益枯竭的困境,讓人們越來越意識到可再生的清潔能源對人類可持續(xù)發(fā)展的重要性。近年來,以生物柴油來代替未來日益枯竭的石化柴油的研究和開發(fā)越來越受到研究者的關注。生物柴油是一種利用生物質原料,如動、植物油,餐廚廢油或是微藻油制成的長鏈脂肪酸酯。生物柴油中所含有的碳來源于大氣,這也使之成為一種碳平衡燃料,它可以有效解決燃燒石化柴油導致二氧化碳氣體的排放引起的環(huán)境問題,因此,生物柴油作為一種十分理想的可再生能源,其生產、研發(fā)得到了很多國家的鼓勵。目前,工業(yè)生產的生物柴油一般由甲醇和植物油酯制備,存在以下三方面問題:一,植物油成本較高;二,制造甲醇的原料來源于煤炭,使生物柴油并非真正意義上的可再生綠色能源;三,通過上述原料生產的生物柴油存在低溫流動性不理想的問題。因此,大大限制了生物柴油的生產和使用。本文利用可以由生物發(fā)酵工藝生產的丁醇和餐廚廢油為原料,制備了生物柴油,可有效解決上述問題。首先,本文采用DB-5HT非極性耐高溫毛細管柱,以十九烷酸甲酯作為內標,建立了丁基生物柴油樣品中的脂肪酸丁酯的定性和定量的分析方法,得到了 5種脂肪酸丁酯的標準曲線,通過準確度及精密度試驗表明:在0.3-1.0mg/mL范圍內,各標準曲線線性范圍寬,試用范圍廣,脂肪酸丁酯的回收率為99.02-100.73%,準確度較高;同時,脂脂肪酸丁酯總量的RSD(%)為0.24%,精密度和重復性也十分理想。其次,本文以氨基磺酸作催化劑,以餐廚廢油和丁醇作為原料,制取了生物柴油,并采用正交試驗法考察了醇油摩爾比、催化劑用量、反應溫度及反應時間對該酯交換過程的影響,通過極差分析及優(yōu)化組合確定了最優(yōu)反應條件,即醇油摩爾比10:1,催化劑用量為餐廚廢油油重的1.0%,反應溫度為110℃,經過2h反應,測得脂肪酸丁酯收率為97.5%。同時,本文還探究了餐廚廢油與丁醇在在氨基磺酸催化條件下的酯交換的反應動力學。結果表明:在100-120℃范圍內,該反應為擬一級反應。通過Arrhenius方程擬合可求得:反應活化能Ea為80.69KJ/mo1,頻率因子k0為7.15×109。最后,本文對制備的生物柴油進行了理化性能的檢測,結果表明加入50ppmTBHQ后,生物柴油可滿足GB/20828-2015生物柴油國家標準,對比相應的脂肪酸甲基酯,結果顯示:脂肪酸丁酯冷濾點由6.5℃降低至2℃,十六烷值由53.5升高至92.2;同時,還對制備的生物柴油的動力性能,燃油經濟性及排放性能進行了研究,數據表明,丁醇生物柴油相比對應的甲基生物柴油,有著更好的動力性能和燃油經濟性能;相比石化柴油,丁醇生物柴油在HC、CO及顆粒物排放性能方面有著明顯的優(yōu)勢。
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TK6

【參考文獻】

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本文編號：2776773