论文部分内容阅读
生物柴油主要是由各种脂肪酸甲酯所组成,研究表明脂肪酸甲酯生物柴油具有较高的冷滤点从而限制了其在低温地区的推广使用,使用脂肪酸乙酯代替脂肪酸甲酯能够得到低温性能较好的生物柴油,然而制备脂肪酸乙酯比脂肪酸甲酯耗时长,成本高；因此本文为改善棕榈油甲酯生物柴油的低温流动性能,选用碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)混合试剂,在碱催化和超临界两种工艺条件下制备无甘油副产的棕榈油甲／乙混合酯生物柴油,建立脂肪酸甲／乙混合酯的定量分析方法,优化制备工艺,考察棕榈油乙酯加入对甲酯生物柴油的性能的影响。首先,采用非极性高温毛细管柱,建立了棕榈油脂肪酸甲/乙酯的分析方法,得到了定量各脂肪酸甲/乙酯的标准曲线,进行了准确度以及精密度验证,结果表明：脂肪酸甲/乙酯标准曲线准确度较高,精密度和重复性也非常理想。其次,对于碱催化制备生物柴油,单因素考察各因素对甲/乙酯摩尔比例以及总收率的影响,仅有温度对甲/乙酯摩尔生成比例有显著影响；正交设计对工艺进一步优化,得出影响酯交换反应总收率的因素先后顺序为反应温度>反应时间>酯油摩尔比>催化剂用量,最佳工艺为反应温度100℃,反应时间20h,酯油摩尔比15：1,催化剂用量15%,甲/乙混合酯收率达到92%以上。然后,对于超临界工艺制备生物柴油,单因素考察各因素对甲/乙酯摩尔比例以及总收率的影响,各因素对甲/乙酯摩尔比例没有明显影响；响应面试验设计进一步优化,建立了回归方程,拟合程度较好,得出最佳制备工艺条件反应温度为309.3℃,反应时间为34.7min,酯油摩尔比26.9：1,催化剂0.2%,甲/乙混合酯收率可达91.4%,影响收率的因素先后顺序是反应时间>反应温度>酯油摩尔比,因素之间具有交互作用。最后,考察了两种工艺条件下制备的生物柴油的物化性能,结果表明：两种生物柴油的密度、粘度、酸值、氧化安定性和腐蚀性均能满足国标要求,同时热值增加,动力性提高,FAEEs的加入改善了单纯FAMEs生物柴油的低温性能,棕榈油甲/乙混合酯生物柴油的低温性能满足0#柴油国标规定。在柴油中加入一定比例的生物柴油(B5-B20)能够降低调和油的冷滤点和凝点,结合DSC对生物柴油调和油的低温结晶性能进行了研究,发现调和油结晶热随着生物柴油的比例的增加先降低后增加,调和油的结晶量在B5-B20范围内减少,结晶热的降低表示生物柴油的加入改善了调和油低温性能。线性拟合棕榈油生物柴油及其调和油的冷滤点和DSC降温曲线的峰值温度Tpeak之间的关系,CFPP(℃)=0.7758Tpeak(℃)+2.5036,其中拟合度R2=0.984,生物柴油的冷滤点和DSC降温曲线结晶峰的温度有较好的相关性。