生物柴油低温流动性及其改进研究

发布时间：2017-09-16 14:44

  本文关键词：生物柴油低温流动性及其改进研究

  更多相关文章： 直链生物柴油 支链生物柴油 低温流动性能 煤直接液化柴油

【摘要】：生物柴油,从其诞生起就被认为是新一代的绿色、环保并且可以再生的生物质能源燃料,受到了愈来愈多的关注,同时被大量的文献报道。究其原因就是生物柴油无毒、污染小、含硫量低,符合可持续发展的思想以及循环经济的理念。在制备生物柴油时可选取的原料很多,能食用的或是不能食用的植物油脂以及动物油脂甚至连废弃的餐饮用油都可作为制备生物柴油的原料。也因此,制取的生物柴油种类繁多,给研究其性能带来诸多不便。但它们也有许多共同之处,它们大部分都是原料油与甲醇在催化剂(多为强碱如氢氧化钠,酸也可,如硫酸)的作用下通过酯交换而得到,最终的产物有两种,其一是脂肪酸甲酯,是生物柴油的主要成分,其二是甘油,为反应所得的副产物,其在生物柴油中的含量越低越好。生物柴油在推广和应用过程中最大的缺点是其低温流动性能太差,原因便是脂肪酸甲酯在低温的环境下很容易结晶析出,进而堵塞柴油发动机的喷油嘴,影响其正常工作。为探究生物柴油低温流动性的影响因素以及改善生物柴油的低温流动性,本课题的工作主要从以下几个方面展开：(1)本课题从大豆油、玉米油、花生油、菜籽油、葵花油五种植物油为原料油通过甲醇酯交换法来制取五种不同的生物柴油出发,研究了甲醇与植物油摩尔比,催化剂用量,反应时间和温度对生物柴油产率的影响。随后对所制备的生物柴油进行了低温测试,筛选出低温流动性最好的菜籽油生物柴油以及最差的花生油生物柴油,并将其作为接下来探究脂肪酸酯的种类及含量对生物柴油低温流动性影响的研究对象。(2)我们对使用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测试分析的花生油以及菜籽油生物柴油中的脂肪酸甲酯进行了分类研究,分类如下：a.饱和直链脂肪酸甲酯对低温流动性能的影响；b.不饱和(只含一个双键)脂肪酸甲酯对低温流动性能的影响：c.脂肪酸酯的不饱和度对低温流动性能的影响。除此之外,带有支链的脂肪酸酯(本文选取的是硬脂酸异丙酯)对生物柴油低温流动性能的影响也在我们的研究范围内。值得注意的是除了带有支链的脂肪酸酯,其余的脂肪酸甲酯均来自菜籽油和花生油生物柴油。(3)为了改善生物柴油的低温流动性,我们接下来以菜籽油为原料油,用异丙醇代替甲醇制备了支链菜籽油生物柴油,并探究了支链生物柴油的最佳制备条件。此外,我们还采取了甲醇掺混法和溶剂稀释法(本试验中溶剂选取的是煤直接液化柴油,DDCL)来改善支链生物柴油的制备。结果表明：(1)以碱催化酯交换反应制备的菜籽油生物柴油为例,当其制备条件控制在醇油摩尔比7：1、催化剂的用量0.6 wt%、反应时间1.25 h、反应温度65℃时,其最高产率可达96.8%。除氧化安定性稍差,其余性能基本符合相关标准。(2)生物柴油中短碳链脂肪酸酯(Cm：0,m≤16)含量越多、不饱和脂肪酸甲酯越多(Cm：1,m20)、脂肪酸酯的不饱和度越大,生物柴油的低温流动性能将会越好。带有支链醇的脂肪酸酯同样能够有效改善生物柴油的低温流动性。(3)在制备支链菜籽油生物柴油时,其条件控制在醇油摩尔比8：1、催化剂用量1wt%、反应时间2h,反应温度80℃时,可得最高产率为29.4%。而由异丙醇和甲醇混合以及由异丙醇和DDCL混合制备的支链生物柴油均要比单独由异丙醇制备的支链生物柴油的低温流动性好得多,其中又以DDCL稀释法制备的生物柴油低温流动性为最好,当DDCL的质量分数为40%时制备的支链生物柴油的浊点、冷滤点和倾点可分别低至-7℃,-21℃和-29℃。
【关键词】：直链生物柴油 支链生物柴油 低温流动性能 煤直接液化柴油
【学位授予单位】：上海应用技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE667
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 生物柴油概述12
• 1.1.1 生物柴油简介12
• 1.1.2 生物柴油的生产12
• 1.1.3 生物柴油的保存12
• 1.2 生物柴油的质量标准12-13
• 1.3 生物柴油的国内外生产应用13
• 1.3.1 国内13
• 1.3.2 国外13
• 1.4 生物柴油的优点与缺点13-14
• 1.5 生物柴油低温流动性研究现状14-15
• 1.5.1 生物柴油低温流动性指标14
• 1.5.2 生物柴油可能的结晶机理14
• 1.5.3 生物柴油.低温流动性能的改进方法14
• 1.5.4 生物柴油结晶及降凝的研究方法14-15
• 1.6 本课题研究思路15-17
• 1.6.1 选题的目的及意义15
• 1.6.2 课题研究内容15-17
• 第二章 生物柴油的制备17-29
• 2.1 前言17
• 2.2 实验部分17-21
• 2.2.1 实验材料及仪器17-18
• 2.2.2 酯交换制备生物柴油18-19
• 2.2.3 油品成分及性能测试19-21
• 2.2.3.1 油品成分分析19-20
• 2.2.3.2 油品性能测试20-21
• 2.3 结果和讨论21-28
• 2.3.1 反应参数对生物柴油产率的影响21-24
• 2.3.2 生物柴油成分及含量24-26
• 2.3.3 生物柴油油品性能测试26-28
• 2.3.3.1 生物柴油低温流动性能测试26-27
• 2.3.3.2 生物柴油其它性能测试27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 脂肪酸酯对生物柴油低温流动性能影响研究29-41
• 3.1 前言29
• 3.2 实验内容29-32
• 3.2.1 实验所需的材料及仪器29-30
• 3.2.2 花生油生物柴油和菜籽油生物柴油成分对比30-31
• 3.2.3 两种生物柴油中脂肪酸酯的分类依据31
• 3.2.4 两种生物柴油的制备及性能测试31-32
• 3.2.5 生物柴油结晶机理探究32
• 3.3 结果与讨论32-40
• 3.3.1 不同脂肪酸酯对花生/菜籽油生物柴油冷滤点.(CFPP)的影响32-35
• 3.3.1.1 饱和条件下链长对生物柴油冷滤点的影响32-33
• 3.3.1.2 不饱和条件下链长对生物柴油冷滤点的影响33-34
• 3.3.1.3 不饱和度对生物柴油冷滤点的影响34
• 3.3.1.4 不同醇链对生物柴油冷滤点的影响34-35
• 3.3.2 不同脂肪酸酯对花生/菜籽油生物柴油倾点(PP)以及浊点(CP)的影响35-37
• 3.3.3 生物柴油结晶机理探究37-40
• 3.3.3.1 脂肪酸酯的分子结构37
• 3.3.3.2 不同脂肪酸酯的分子机构37-38
• 3.3.3.3 加入不同脂肪酸酯在10℃和-10℃下生物柴油结晶的偏光显微表征38-39
• 3.3.3.4 脂肪酸酯可能的低温结晶过程39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 支链脂肪酸酯的制备及其制备方法的改善41-54
• 4.1 前言41
• 4.2 实验内容41-44
• 4.2.1 实验所需的材料及仪器41-42
• 4.2.2 酯交换制备支链生物柴油42-43
• 4.2.3 油品成分及性能测试43-44
• 4.2.3.1 油品成分分析43
• 4.2.3.2 油品性能测试43-44
• 4.3 结果和讨论44-53
• 4.3.1 反应参数对支链生物柴油产率的影响44-46
• 4.3.2 支链生物柴油成分及含量46-47
• 4.3.3 甲醇掺混法和溶剂稀释法47-53
• 4.3.3.1 甲醇掺混法改善支链醇的制备47-49
• 4.3.3.2 溶剂稀释法改善支链醇的制备49-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 结论与展望54-56
• 5.1 全文总结54-55
• 5.2 本文特色及创新55
• 5.3 展望55-56
• 参考文献56-63
• 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

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;生物柴油[J];广西轻工业;2000年04期

2 许俊霞;美军开始使用生物柴油[J];石油炼制与化工;2001年11期

3 ;21世纪的清洁能源──生物柴油[J];北京工商大学学报(自然科学版);2001年04期

4 ;生物柴油[J];技术与市场;2001年08期

5 谭天伟,王芳,邓立,徐家立,王丽娟;生物柴油的生产和应用[J];现代化工;2002年02期

6 冀星 ,郗小林 ,刘洪;海南正和生物能源公司开发的生物柴油通过专家鉴定[J];中国工程科学;2002年12期

7 朱曾惠;重新活跃起来的生物柴油[J];化工新型材料;2002年08期

8 ;保加利亚开始使用“生物柴油”[J];交通环保;2002年02期

9 柏杰;发展生物柴油大有可为[J];中国科技产业;2002年09期

10 李一;棕油新用途[J];世界热带农业信息;2002年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 ;海藻基生物柴油最新进展[A];节能减排论坛——福建省科协第八届学术年会卫星会议论文专刊[C];2008年

2 黄凤洪;危文亮;郭萍梅;;我国生物柴油原料选择与制造技术发展对策[A];2008中国生物质能源技术路线标准体系建设论坛论文集[C];2008年

3 楼狄明;;生物柴油在车用柴油机上的应用研究与示范[A];2008中国生物质能源技术路线标准体系建设论坛论文集[C];2008年

4 赵鹏;;生物柴油的生产应用及发展综述[A];中国汽车工程学会燃料与润滑油分会第13届年会论文集[C];2008年

5 王永红;刘泉山;周旭光;徐小红;;生物柴油基本性能研究[A];中国汽车工程学会燃料与润滑油分会第13届年会论文集[C];2008年

6 张治林;;生物柴油的生产及应用[A];中国石油和石化工程研究会第八届年会文集[C];2004年

7 苏有勇;戈振扬;张无敌;施卫省;;生物柴油的研究生产现状和发展前景[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第四分册[C];2005年

8 曹文明;;生物柴油国内外研究应用综述[A];上海市粮油学会2005年学术年会论文汇编[C];2005年

9 ;美国公司称用“光合作用”直接造出生物柴油[A];第五届(2012)中国油脂化工行业年会论文集（补充）[C];2012年

10 兰昊;魏东盛;邢来君;李明春;;采用真菌油脂制备生物柴油的研究[A];中国菌物学会第四届会员代表大会暨全国第七届菌物学学术讨论会论文集[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 张小明;生物柴油:绿色产业[N];中国工业报;2004年

2 邱美辉;福建生物柴油产业化基地建成[N];中国化工报;2002年

3 孙俊波;生物柴油：未来能源的理想选择[N];中国化工报;2003年

4 姚鹤;生物柴油需求将迅速增长[N];中国化工报;2003年

5 郝颖;生物柴油研发步入快车道[N];中国化工报;2004年

6 郭新文;巴西推广生物柴油[N];中国环境报;2004年

7 本报记者 刘晓星;专家看好生物柴油发展前景[N];中国环境报;2005年

8 薛冬;发展生物柴油具有战略意义[N];中国汽车报;2003年

9 葛蕴珊;生物柴油能否在我国推广[N];中国汽车报;2003年

10 韩德奇 徐国英 徐公林 刘惠丽;生物柴油发展空间巨大[N];中国石化报;2002年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 刘梦琪;钙基非均相碱催化酯交换生产生物柴油的性能与机理研究[D];山东大学;2015年

2 马桂霞;固体催化剂的制备及其催化转化普通小球藻制备生物柴油的研究[D];山东大学;2015年

3 吴学华;竹炭基固体酸—磁性固体碱两步法催化多花小桐子油制备生物柴油的研究[D];昆明理工大学;2015年

4 李一哲;两步法制备生物柴油随机动力学模型及低温流动性改进评价研究[D];昆明理工大学;2015年

5 张庭婷;中国微藻生物柴油全生命周期“2E&W”分析[D];上海交通大学;2014年

6 马英群;以餐饮废油为原料制备生物柴油及其副产物利用的研究[D];北京科技大学;2016年

7 张昆明;酸法催化生产生物柴油过程的几个关键问题研究[D];天津大学;2015年

8 王鑫;正丁醇—生物柴油双燃料燃烧过程数值模拟研究[D];天津大学;2015年

9 周桂雄;磁性全细胞催化剂的制备及其催化餐饮废油制备生物柴油的应用研究[D];天津大学;2013年

10 杨森;微生物联合蝇蛆转化固体有机废弃物和相关产品的研发[D];华中农业大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张龙云;丁醇萃取发酵耦联生产“改良型”生物柴油过程的性能优化研究[D];江南大学;2008年

2 刘津;生物柴油在直喷式柴油机上的燃烧和排放特性研究[D];长安大学;2008年

3 张琦;生物柴油添加比例对轻型柴油机性能及排放影响的研究[D];吉林大学;2009年

4 徐元浩;生物柴油的实用性研究[D];武汉理工大学;2005年

5 李忠亮;大豆生物柴油的制取及其在柴油机上的试验研究[D];武汉理工大学;2008年

6 蔡樱英;生物柴油的制备及其台架验证实验研究[D];昆明理工大学;2009年

7 丁相城;不同大气压力下增压中冷柴油机燃用生物柴油的工作过程研究[D];昆明理工大学;2009年

8 陈贵升;高原环境下车用柴油机燃用生物柴油的试验研究[D];昆明理工大学;2009年

9 肖行川;应用生物柴油修复原油污染海滩的模拟研究[D];青岛理工大学;2010年

10 刘淑娟;乳化生物柴油的研制及其性能研究[D];昆明理工大学;2011年

，

本文编号：863704