生物柴油低温流动性能的改进研究

论文摘要

生物柴油是一种可再生能源,由于具有无毒、可生物降解、十六烷值高等优点,同时可以作为石化柴油的替代品而受到各国的广泛关注。然而生物柴油的突出问题是低温流动性能差,使用过程中容易堵塞柴油发动机的管道和过滤器,严重阻碍了其推广和应用。添加降凝剂是改善生物柴油低温流动性能的一种有效而可行的方法。因此,研究降凝剂对生物柴油的降凝效果以及降凝机理,对于开发新的生物柴油降凝剂有着重要的指导意义。本论文的主要工作包括：（1）以豆油和甲醇为原料,NaOH为催化剂,通过酯交换法制得了豆油生物柴油。以市售降凝剂为研究对象,发现不同的降凝剂对生物柴油的降凝效果不同,且加入量不同降凝效果也不同,其中10-320、10-330、豪特1、豪特2四种降凝剂在加入量为1%时降凝效果较好,最多使冷滤点降低3℃,冷凝点降低9℃。（2）将以上四种降凝剂两两复配后,对生物柴油的冷滤点的改善与单一降凝剂相比差别不大,10-320与豪特1和豪特2复配后对生物柴油的冷凝点的改善效果较明显。将不同的降凝剂以1%的量加入到生物柴油与0#柴油掺混油中,降凝效果与生物柴油相比有不同程度的改善。选取10-320降凝剂,考察不同的加入量对掺混油的降凝效果,发现加入量为1%,B60的冷滤点最低,为-10℃,加入量为0.6%,B20的冷凝点最低,为-29℃。（3）通过DSC、低温XRD、偏光显微镜等分析手段研究了豪特1降凝剂对生物柴油的降凝机理,结果表明,生物柴油加剂后结晶峰出峰温度基本不变,结晶峰的斜率变小了,固液相变能和峰面积也减小了,说明降凝剂改变了生物柴油的结晶过程,析出的晶体的量减少了,体系变得更稳定。蜡晶的外观呈类球状,表现出优异的分散性,蜡晶之间不易交联,进而降低了生物柴油的冷滤点和冷凝点。（4）合成了甲基丙烯酸十四酯、十六酯、十八酯均聚物,及其与马来酸酐的共聚物,对其进行了红外光谱分析,确定了其结构,聚合程度。以合成的聚合物为降凝剂,加入量为1%,测定了其对生物柴油的降凝效果,发现这些聚合物对降低生物柴油的冷滤点和冷凝点效果并不显著,分析原因可能是合成的聚合物的分子量大小和分布不是处于最佳,而分子量对降凝剂改善生物柴油低温流动性能的影响十分显著,所以聚合条件需要进一步的优化和改进。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1.1 生物柴油概况
• 1.2 生物柴油产业发展现状
• 1.2.1 欧盟
• 1.2.2 美国
• 1.2.3 其它国家
• 1.2.4 中国
• 1.3 生物柴油低温流动性能评价指标
• 1.4 影响生物柴油低温流动性能的因素
• 1.5 改善生物柴油低温流动性能的方法
• 1.6 生物柴油降凝机理的研究
• 1.7 生物柴油降凝机理
• 1.8 本论文的研究内容
• 1.9 本论文的创新之处
• 第二章 生物柴油的制备与表征
• 2.1 实验试剂及仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 植物油脂性质测定（依据GBT 9104-2008）
• 2.2.1.1 酸值的测定
• 2.2.1.2 皂化值的测定
• 2.2.1.3 原料油平均分子量的计算
• 2.2.2 酯交换法制备生物柴油
• 2.2.3 生物柴油的红外光谱分析
• 2.2.4 生物柴油的气质联用分析
• 2.2.5 生物柴油性质的测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 生物柴油的红外光谱分析
• 2.3.2 生物柴油的气质联用分析
• 2.3.3 生物柴油性质的测定
• 2.4 结论
• 第三章 市售降凝剂对生物柴油低温流动性能的影响
• 3.1 实验试剂
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 降凝剂不同加入量对生物柴油的降凝效果
• 3.2.2 复配降凝剂对生物柴油的降凝效果
• #柴油掺混油的降凝效果'>3.2.3 不同降凝剂对生物柴油与0^#柴油掺混油的降凝效果
• #柴油掺混油的降凝效果'>3.2.4 降凝剂不同加入量对生物柴油与0^#柴油掺混油的降凝效果
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 降凝剂不同加入量对生物柴油的降凝效果
• 3.3.2 复配降凝剂对生物柴油的降凝效果
• #柴油掺混油的降凝效果'>3.3.3 不同降凝剂对生物柴油与0^#柴油掺混油的降凝效果
• #柴油掺混油的降凝效果'>3.3.4 降凝剂不同加入量对生物柴油与0^#柴油掺混油的降凝效果
• 3.4 结论
• 第四章 生物柴油降凝机理的研究
• 4.1 实验仪器
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 豪特1降凝剂对生物柴油的降凝机理研究
• 4.2.2 降凝剂10-320对生物柴油与柴油掺混油的降凝机理研究
• 4.2.3 机理研究手段
• 4.2.3.1 DSC分析
• 4.2.3.2 冷热台偏光显微镜分析
• 4.2.3.3 低温XRD测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 豪特1降凝剂对生物柴油的降凝机理研究
• 4.3.1.1 豪特1降凝剂对生物柴油的降凝效果
• 4.3.1.2 DSC测试结果分析
• 4.3.1.3 偏光显微镜分析
• 4.3.1.4 低温XRD分析
• 4.3.2 降凝剂10-320对生物柴油与柴油掺混油的降凝机理研究
• 4.3.2.1 降凝剂10-320对掺混油的降冷滤点效果
• 4.3.2.2 DSC测试结果分析
• 4.3.2.3 偏光显微镜分析
• 4.3.2.4 低温XRD分析
• 4.4 结论
• 第五章 聚甲基丙烯酸酯类降凝剂的合成与表征
• 5.1 实验试剂及仪器
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 甲基丙烯酸高级酯的制备
• 5.2.2 甲基丙烯酸高级酯均聚物的合成
• 5.2.3 甲基丙烯酸高级酯-马来酸酐共聚物的合成
• 5.2.4 甲基丙烯酸高级酯的薄层色谱分析
• 5.2.5 红外光谱分析
• 5.2.6 甲基丙烯酸高级酯均聚物、甲基丙烯酸高级酯-马来酸酐共聚物的降凝效果测定
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 甲基丙烯酸高级酯的薄层色谱分析
• 5.3.2 红外光谱分析
• 5.3.3 甲基丙烯酸高级酯均聚物、甲基丙烯酸高级酯-马来酸酐共聚物的降凝效果测定
• 5.4 结论
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢