改进生物柴油的低温流动性能

论文摘要

本文研究了生物柴油组成结构对生物柴油的性能的影响,结果显示：高熔点的饱和脂肪酸甲酯是影响生物柴油低温流动性能的主要因素,饱和脂肪酸异丙酯化后能够有效地降低熔点,棕榈酸异丙酯、硬脂酸异丙酯的熔点较棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯分别降低了17.74℃、17.72℃；脂肪酸碳链越长,热值越大,然而脂肪酸不饱和程度、烷基醇结构对饱和脂肪酸酯的热值影响不大。通过对生物柴油的结构的调整来改进它的低温流动性能,具体方法为：先通过尿素包合法分离游离脂肪酸,并使用正交试验优化尿素包合条件,对尿素包合法分离得到的富含饱和脂肪酸的部分进行异丙酯化处理,富含不饱和脂肪酸的部分进行甲酯化处理。结果显示：脂肪酸甲酯异丙酯形成的混合酯的冷滤点为2℃,较对照产品纯脂肪酸甲酯降低了8℃。本文通过筛选优化低温流动改进剂、掺混法和尿素包合法这三种方法来改进以地沟油为原料生产的生物柴油的低温流动性能,结果显示：1、改进效果最好的低温流动改进剂是灵智5003,在添加量为0.75%时,能够使生物柴油的冷滤点由原来的3℃降低至-2℃；2、部分掺混0#柴油或航空煤油能够有效地降低生物柴油的冷滤点,当0#柴油或航空煤油的掺混比例达到80%时,混合油的冷滤点分别降至-9℃、-16℃,并且,添加适量的低温流动改进剂,混合油的冷滤点能够进一步地降低；3、尿素包合法的最佳条件为：生物柴油：尿素：甲醇（W/W/V）=1：1：5,搅拌时间：50min,搅拌温度：50℃,包合温度20℃,包合时间：2h。得到的富含不饱和脂肪酸甲酯的部分的收率为47.4%,该部分不饱和脂肪酸甲酯含量由原来的73.6%提高到87%。性能改进的生物柴油的冷滤点为-7℃,降低了10℃。实验证明：乙醇可以作为替代溶剂替代甲醇进行尿素包合,再次利用的尿素的使用效果不好。为了将酶催化后的脂肪酸甲酯含量约为85%的粗甲酯产品用于锅炉和工业用炉等设备,通过部分掺混废机油、碳九（C9）进行调制,结果显示：掺混后的混合燃料油的理化性能很接近锅炉和工业用炉设备的燃料油,可见85%粗甲酯作为锅炉和工业用炉设备的燃料油的替代物还是很有潜力的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 生物柴油的合成工艺
• 1.2.1 化学法生产生物柴油
• 1.2.2 生物酶法生产生物柴油
• 1.3 酶法制备生物柴油分离工艺简介
• 1.3.1 生物柴油粗产品性质及国家标准
• 1.3.2 分离工艺的简介
• 1.3.2.1 产物中甘油的去除
• 1.3.2.2 甲醇的回收
• 1.3.2.3 脂肪酸甲酯的精制
• 1.3.2.4 脂肪酸甲酯的干燥
• 1.4 生物柴油及其原料的特性
• 1.4.1 原料油脂的特性
• 1.4.2 生物柴油的特性
• 1.5 石化柴油的低温流动性能及其改进方法
• 1.5.1 柴油低温流动性能的衡量指标
• 1.5.2 影响石化柴油低温流动性能的因素
• 1.5.3 改进石化柴油低温流动性能的方法
• 1.6 生物柴油的低温流动性能及其改进方法
• 1.6.1 影响生物柴油低温流动性能的因素
• 1.6.2 改进生物柴油低温流动性能的方法
• 1.7 小结
• 1.7.1 本课题研究的意义
• 1.7.2 本课题解决的问题
• 第二章 生物柴油低温流动性能的改进
• 2.1 前言
• 2.2 实验材料与方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验设备
• 2.2.3 实验方法
• 2.2.3.1 生物柴油掺混物的制备
• 2.2.3.2 尿素包合法
• 2.2.3.3 尿素回收方法
• 2.2.3.4 棕榈油的水解
• 2.2.3.5 三氟化硼-甲醇衍生化法
• 2.2.4 分析方法
• 2.2.4.1 云点（浊点）的测定
• 2.2.4.2 冷滤点的测定
• 2.2.4.3 倾点的测定
• 2.2.4.4 生物柴油脂肪酸组成分析
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 低温流动改进剂对生物柴油低温流动性能的改进效果
• 2.3.1.1 VISCOPLEX系列低温流动改进剂对生物柴油低温流动性能的改进效果
• 2.3.1.2 低温流动改进剂的筛选优化
• 2.3.2 部分掺混法（掺混0#柴油、航空煤油）对生物柴油的冷滤点的改进
• 2.3.2.1 部分掺混0#柴油的改进效果
• 2.3.2.2 部分掺混航空煤油的改进效果
• 2.3.3 尿素包合法对生物柴油冷滤点的改进
• 2.3.3.1 尿素包合法的原理
• 2.3.3.2 生物柴油的脂肪酸组成分析
• 2.3.3.3 尿素用量的影响
• 2.3.3.4 甲醇用量的影响
• 2.3.3.5 包合时间的影响
• 2.3.3.6 最优条件的包合效果验证
• 2.3.3.7 其他溶剂替代甲醇可行性的研究
• 2.3.3.8 尿素回收再利用可行性的研究
• 2.3.4 尿素包合法分离游离脂肪酸的条件优化
• 2.3.4.1 棕榈油的脂肪酸组成分析
• 2.3.4.2 正交试验优化尿素包合的条件
• 2.4 小结
• 第三章 生物柴油的组成结构对低温流动性能的影响研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验材料和方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 仪器设备
• 3.2.3 实验方法
• 3.2.3.1 脂肪酸酯的合成
• 3.2.3.2 水分的测定
• 3.2.3.3 酸值的测定
• 3.2.3.4 脂肪酸酯的熔点的测定（DSC分析）
• 3.2.3.5 脂肪酸组成的检测分析
• 3.2.3.6 尿素包合法
• 3.2.3.7 热值的测定
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 不同原料油的脂肪酸组成研究
• 3.3.1.1 地沟油的脂肪酸组成GC分析
• 3.3.1.2 棕榈油的脂肪酸组成GC分析
• 3.3.1.3 其他原料油的脂肪酸组成
• 3.3.2 尿素包合法富集高纯度亚油酸甲酯的可行性研究
• 3.3.2.1 商品化油酸的GC分析
• 3.3.2.2 尿素用量的影响
• 3.3.2.3 甲醇用量的影响
• 3.3.2.4 溶剂种类的影响
• 3.3.2.5 包合温度的影响
• 3.3.3 不同脂肪酸结构对生物柴油性能的影响
• 3.3.3.1 对熔点的影响
• 3.3.3.2 对热值的影响
• 3.3.4 不同烷基醇结构对生物柴油性能的影响
• 3.3.4.1 对熔点的影响
• 3.3.4.2 饱和脂肪酸异丙酯化对生物柴油低温流动性能的改进
• 3.3.4.3 对热值的影响
• 3.4 小结
• 第四章 85%粗甲酯的掺混调制
• 4.1 前言
• 4.2 实验材料和方法
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验设备
• 4.2.3 实验方法
• 4.2.3.1 热值的测定
• 4.2.3.2 密度的测定
• 4.2.3.2 闪点的测定
• 4.2.3.3 冷滤点的测定
• 4.2.3.4 运动粘度的测定
• 4.2.3.5 不同掺混比例的混合燃料油的性能研究
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 85%粗甲酯、废机油、碳九（C9）的性能测定
• 4.3.2 不同掺混比例对混合燃料油热值的影响
• 4.3.3 不同掺混比例对燃料油密度的影响
• 4.3.4 不同掺混比例对燃料油闪点的影响
• 4.3.5 不同掺混比例对燃料油冷滤点的影响
• 4.3.6 不同掺混比例对燃料油运动粘度的影响
• 4.4 小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 创新点
• 5.3 问题与建议
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果和发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 附录