生物柴油低温流动改良剂的研制

论文摘要

生物柴油是一种优良的石化柴油替代能源,具有环保和可再生等优点,大力发展生物柴油产业可从一定程度上解决困扰人类社会发展的能源和生态两大难题。然而,与石化柴油相比,生物柴油的低温流动性能较差,从而使其推广应用受到一定限制。本文围绕生物柴油低温流动性这一生物柴油品质改良技术研究中的重点问题,针对生物柴油低温结晶特点以及现有柴油低温流动改进剂不适用于生物柴油的现状,借鉴柴油低温流动改进剂的作用机制,在新型生物柴油低温流动改良剂的合成、研制与开发方面,进行了深入研究,主要完成了以下几个方面的工作:1、不同原料生物柴油品质研究采用碱催化酯交换法制备了菜籽油、棕榈油、大豆油3种生物柴油,对照国家生物柴油产品质量标准,对其质量特性进行了分析与研究,以获得质量稳定与可靠的研究材料。采用气相色谱对3种生物柴油的脂肪酸组成和分布进行测定与分析,为进一步设计与合成低温流动改良剂提供参考数据。2、生物柴油低温流动改良剂的合成与表征根据生物柴油脂肪酸组成和分布及其低温结晶特点,选择甲基丙烯酸高级酯为单体,合成了一系列甲基丙烯酸单酯、混合酯的均聚物,并分别与马来酸酐、苯乙烯和甲基丙烯酸-2-羟基乙酯等单体,合成了一系列二元、三元共聚物。考察了引发剂种类及用量、溶剂种类及用量、反应时间和反应温度等4个重要因素对聚合反应的影响。通过正交实验,得到了聚合反应的最佳工艺和技术参数:引发剂用量为酯总质量的1.0%,溶剂用量为酯总量的40%,反应时间为6h,反应温度为80℃。采用红外光谱分析技术对产物结构表征,结果表明:聚合反应按预期进行,形成的产物为酯类聚合物,在此基础上,利用聚合物稀溶液特性粘度表征了聚合物的平均分子量。3、生物柴油低温流动改良剂性能评价将研制的一系列低温流动改良剂应用于所制备的3种生物柴油,以冷滤点降低的程度为评价其性能优劣的指标,结果表明,改良剂可使生物柴油冷滤点降低7～8℃,分别使菜籽油生物柴油、棕榈油生物柴油和大豆油生物柴油冷滤点下降至-20℃、0℃、-8℃。甲基丙烯酸混合酯的均聚物降滤效果优于甲基丙烯酸单酯的均聚物,甲基丙烯酸的二元共聚物降滤效果优于三元共聚物。合成低温流动改良剂与市售T818流动改良剂复配表现出较好的协同效应,可使RME、PME、SME冷滤点分别下降12℃、8℃、8℃,降滤效果强于改良剂单独使用。聚合物对生物柴油的降滤效果与其平均分子量关系密切,当均聚物、二元共聚物、三元共聚物特性粘度分别为68.90mL/g、45.29mL/g和55.90～56.28mL/g时,其对菜籽油生物柴油的降滤效果最好;当分别为48.52～49.55mL/g、45.29～56.00mL/g和44.95～45.41mL/g时,其对棕榈油生物柴油的降滤效果最好;当分别为44.60mL/g、45.29mL/g和44.95～45.41mL/g时,其对大豆油生物柴油的降滤效果最好。对加剂生物柴油长期贮存是否存在冷滤点回升反弹现象进行初步研究,结果表明生物柴油种类是其重要影响因素。加剂RME冷滤点出现略微上升,尤其低温流动改良剂PMA12-16-18出现冷滤点较大幅度的反弹现象,冷滤点升高4℃。而加剂PME冷滤点比较稳定,变化温度在1℃范围以内。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语表
• 第一章 绪论
• 1 生物柴油低温流动改良剂研究背景
• 1.1 生物柴油产业发展现状
• 1.2 生物柴油低温流动特性及其主要改进方法
• 2 生物柴油低温流动改良剂概况
• 2.1 生物柴油低温流动改良剂的定义与分类
• 2.2 低温流动性能改进及改良剂研究进展
• 2.3 影响低温流动改良剂作用的主要因素
• 2.4 生物柴油低温流动改良剂的作用机理
• 3 生物柴油低温流动改良剂研究意义
• 3.1 经济意义
• 3.2 社会意义
• 3.3 生态意义
• 4 本文的主要研究内容
• 第二章 不同原料生物柴油品质研究
• 1 前言
• 2 材料和方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 实验方法
• 3 结果与分析
• 3.1 生物柴油品质测试与分析
• 3.2 生物柴油脂肪酸组成和含量
• 4 讨论
• 第三章 生物柴油低温流动改良剂的合成与表征
• 1 前言
• 2 材料和方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 实验步骤与装置
• 2.3 合成路线
• 2.4 聚合物的表征
• 3 结果与分析
• 3.1 反应条件对聚合工艺的影响
• 3.2 聚合条件的优化
• 3.3 聚合物的表征
• 4 讨论
• 第四章 生物柴油低温流动改良剂性能评价
• 1 前言
• 2 材料和方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 实验方法
• 3 结果与分析
• 3.1 甲基丙烯酸酯（单酯、混合酯）均聚物降滤效果
• 3.2 聚甲基丙烯酸酯共聚物降滤效果
• 3.3 聚合物降滤效果与平均分子量的关系
• 3.4 低温流动改良剂的复配
• 3.5 加剂生物柴油冷滤点反弹实验
• 4 讨论
• 第五章 总结与展望
• 1 主要结论
• 2 本课题的特色
• 3 存在的问题及展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 附录一 不同原料生物柴油GC分析图
• 附录二 不同合成聚合物IR分析图
• 附录三 研究生在读期间所取得的研究成果