地沟油生物柴油低温流动性改进的研究

发布时间：2017-05-11 13:18

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【摘要】：生物柴油因为其燃烧后硫含量低、无毒、污染小且具有可持续发展的特性,成为新一代绿色、环保生物质燃料。尽管早已被一些文献相继报道,但是在制备生物柴油时研究者们多数选取可食用的植物油等为原料油,制取成本较高。然而,对于我国这样一个人口大国,食用油的用量是相当大的,自然会导致餐饮废油(地沟油)量的增多,为此,选取地沟油为原料油制备生物柴油,可以将废弃油脂回收二次利用,这样可以更好的使得资源利用得到最大化。但当生物柴油在低温下(0℃左右)使用时,由于其中的脂肪酸甲酯容易结晶析出,会造成发动机阻塞,进而影响发动机的正常工作。因此,改善生物柴油的低温流动性,对生物柴油的推广显得尤为重要。本论文选取地沟油为原料油合成、制备地沟油生物柴油(BWCO),并对其进行低温流动性改进的研究。具体的研究内容和研究所得出的结论如下：(1)通过传统的碱催化酯交换反应实验,制备得到的生物柴油产率为95.46%。经测试,除了氧化稳定性不符合欧洲燃料标准(EN 14214)的要求,大部分性能满足美国燃料标准(ASTM D6751)和欧洲燃料标准(EN 14214),其冷凝点(SP)和冷滤点(CFPP)分别为-4℃和2-C。总体而言,地沟油是一种潜在的低成本、高品质的生物柴油生产原料。(2)对制备得到的BWCO低温流动性改进的研究。首先,选取四种商业聚合物类柴油降凝剂进行分析、研究,分别是：A-4,T-1804D,T803以及V-385,即：聚甲基丙烯酸甲酯(PMA)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVAC)、聚α-烯烃(PAO)和聚马来酸酐(HPMA),通过将其按一定比例添加到BWCO中,研究BWCO的低温流动性、粘度以及粘度指数(VI)。此外,测定了燃料性能的其他重要参数,例如：热重(TG)、闪点(FB)、酸值(AV)以及氧化安定性(OS)等。最后,利用低温偏光显微镜和差示扫描量热仪对地沟油生物柴油在低温下的晶体结构以及结晶行为进行了研究。研究得出,在不降低生物柴油的重要燃料性能指标时,PMA是四种聚合物低温流动改进剂中的最佳选择。添加0.04% PMA于地沟油生物柴油中,可以使其PP和CFPP分别降低8℃和6℃。其它添加剂(例如,PAO和HPMA)对生物柴油低温流动性能的影响较小。(3)乙酰乙酸乙酯(EA)作为一种生物基的有机溶剂,从未被研究过作为添加剂应用到生物柴油中。本文选取EA研究其对BWCO低温流动性的影响,得出EA可以提高地沟油生物柴油的低温性能,在EA的体积百分比达到20时,生物柴油的SP和CFPP分别降低了4℃。并且,加入EA之后,其氧化安定性也会有所提高。(4)将煤直接液化加氢改质柴油(DDCL)和BWCO按照一定比例掺混后,通过IBMSPSS统计软件对实验结果进行方差分析(VA),发现在提高BWCO低温流动性的同时,其两者还可以很好地将优势、劣势进行互补：DDCL可以用来显著提高BWCO的性质。在掺混20vol%DDCL后,将其放置100天之后,SP和CFPP分别可以降低7.5℃和4℃,此改进效果也通过差式扫描量热仪(DSC)分析BWCO低温下的结晶过程得到证实。同时,BWCO的其他燃料性能也完全符合EN14214和ASTM D6751标准的规定。此外,和生物柴油掺混后的DDCL,无论掺混比例如何变化,其闪点和运动粘度也都满足欧洲燃料标准EN14214和和美国燃料标准ASTM D6751的要求。通过研究得出,将生物质能源和煤炭资源充分利用,可以有效缓解石油资源的匮乏。
【关键词】：地沟油 生物柴油 流动改进剂 低温流动性
【学位授予单位】：上海应用技术学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE667
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 生物柴油概述12-13
• 1.2 生物柴油的低温流动性及其影响因素13-14
• 1.2.1 生物柴油低温流动性13
• 1.2.2 低温流动性影响因素13-14
• 1.3 低温流动性的改进方法14-15
• 1.3.1 掺混法14
• 1.3.2 冬化处理14
• 1.3.3 改变分子结构14-15
• 1.3.4 添加低温流动改进剂15
• 1.4 生物柴油低温流动改进剂及其降凝机理15-16
• 1.4.1 低温流动改进剂15
• 1.4.2 降凝机理15-16
• 1.5 低温流动改进剂作用机理的研究方法16-17
• 1.5.1 光谱分析法16-17
• 1.5.2 低温显微镜的研究方法17
• 1.5.3 热力学分析法17
• 1.6 本课题的研究内容和意义17-19
• 第2章 地沟油生物柴油的制备19-28
• 2.1 前言19
• 2.2 实验部分19-22
• 2.2.1 实验材料及仪器19-20
• 2.2.2 地沟油酯交换反应20
• 2.2.3 GC-MS油品分析20-21
• 2.2.4 油品性能21-22
• 2.3 结果和讨论22-26
• 2.3.1 生物柴油性质22-23
• 2.3.2 反应参数对生物柴油产率的影响23-25
• 2.3.3 地沟油生物柴油的油品性能25-26
• 2.4 本章小结26-28
• 第3章 聚合物低温流动改进剂对地沟油生物柴油低温流动性的影响28-39
• 3.1 前言28
• 3.2 实验部分28-31
• 3.2.1 实验材料及仪器28-29
• 3.2.2 聚合物低温流动改进剂29-30
• 3.2.3 制备地沟油生物柴油(BWCO)30
• 3.2.4 测定低温流动性30
• 3.2.5 粘度的测量以及粘度指数的计算30
• 3.2.6 燃料的其他重要性能30-31
• 3.2.7 晶体结构和结晶行为31
• 3.3 结果和讨论31-38
• 3.3.1 添加剂对流动性能的影响31-34
• 3.3.2 添加剂对其他重要燃料性能的影响34-35
• 3.3.3 晶体形态和结晶过程35-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 有机溶剂---乙酰乙酸乙酯对地沟油生物柴油低温流动性的影响39-44
• 4.1 前言39
• 4.2 实验部分39-41
• 4.2.1 实验材料及仪器39-40
• 4.2.2 制备地沟油生物柴油(BWCO)40-41
• 4.2.3 油品性能41
• 4.2.4 数据分析41
• 4.3 结果与讨论41-43
• 4.3.1 乙酰乙酸乙酯对生物柴油低温性能的促进41-43
• 4.3.2 其它油品性能的变化43
• 4.4 本章小结43-44
• 第5章 煤制油掺混对地沟油生物柴油低温流动性的影响44-56
• 5.1 引言44
• 5.2 实验部分44-46
• 5.2.1 实验材料及仪器44-45
• 5.2.2 制备地沟油生物柴油(BWCO)45-46
• 5.2.3 GC-MS分析46
• 5.2.4 掺混和贮存样品46
• 5.2.5 数据分析46
• 5.3 结果和讨论46-55
• 5.3.1 0天和100天的煤直接液化加氢改质柴油46-50
• 5.3.2 0天和100天的生物柴油50-51
• 5.3.3 掺混油在0天和100天的性能51-54
• 5.3.4 DSC分析结晶过程54-55
• 5.4 本章小结55-56
• 第6章 总结与展望56-58
• 6.1 全文总结56-57
• 6.2 论文特色和创新57
• 6.3 展望57-58
• 参考文献58-63
• 致谢63-64
• 攻读学位期间所开展的科研项目和发表的学术论文64-65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 韩恩山;康红欣;胡建修;;生物柴油低温流动性及其降凝剂研究进展[J];粮食与油脂;2006年01期

2 陈秀;来永斌;;改善棉子油生物柴油低温流动性的研究[J];棉花学报;2011年01期

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中国硕士学位论文全文数据库 前2条

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本文编号：357356