生物柴油低溫結(jié)晶與流動特性的研究.pdf

1、生物柴油是以動植物油脂為原料，與醇類發(fā)生酯交換反應(yīng)所產(chǎn)生的一種燃料，具有閃點高、燃燒性能好、能減少溫室氣體的排放等優(yōu)點，屬可再生清潔燃料。但生物柴油的低溫流動性較差，低溫環(huán)境下容易結(jié)晶，使燃油供給系統(tǒng)堵塞，影響發(fā)動機的正常使用。
　　本文在國家自然基金項目（項目編號:51076069，項目名稱:典型原料及不同調(diào)合比例下生物柴油低溫結(jié)晶機理的研究）的資助下，對生物柴油的組分、結(jié)晶機理、相變過程和流動特性進行了全面細致的研究。

2、　　主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　(1)利用Agilent公司的色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(Gas Chromato graphy-MassSpectrometer，GC-MS)，研究了不同典型原料生產(chǎn)的多種生物柴油的化學(xué)成份。生物柴油的組成主要為16～22個偶數(shù)碳原子組成的脂肪酸甲酯(Fatty Acid MethylEster，F(xiàn)AME)，其中不飽和脂肪酸酯(Unsaturated Fatty Acid Methyl Ester，UFAM

3、E)占70％以上。飽和脂肪酸甲酯(Saturated Fatty Acid Methyl Ester，SFAME)中棕櫚酸甲酯C16∶0和硬脂酸甲酯C18∶0占多數(shù)，而不飽和脂肪酸酯中主要為油酸甲酯C18∶1。
　　(2)采用NETZSCH公司的DSC204型差示掃描量熱儀(Differential ScanningCalorimeter，DSC)對主要的生物柴油組分的熱力學(xué)物性參數(shù)進行分析，研究發(fā)現(xiàn)飽和脂肪酸酯的DSC曲線峰形要

4、早于不飽和脂肪酸酯出現(xiàn)，C16∶0和C18∶0的熔點分別為301.57K，310.92K，C18∶1的熔點為255.01K。同時對生物柴油和添加10％柴油和乙醇的調(diào)和生物柴油的結(jié)晶相變過程作了深入的研究，發(fā)現(xiàn)柴油可以使生物柴油的結(jié)晶點溫度降低1.14K，乙醇可以使生物柴油的結(jié)晶點溫度降低3.06K。
　　(3)建立將液相組成作為理想溶液且固相成分不互溶的理想溶液模型及基于活度系數(shù)模型和正規(guī)溶液理論的正規(guī)溶液模型，分別計算了蠟晶的析

5、出溫度，并且通過正規(guī)溶液模型計算出在給定溫度下的析蠟量與石蠟的組成。兩個模型在計算析蠟點的溫度精確性方面比較理想，與生物柴油在DSC試驗下測得的結(jié)晶溫度相比較，誤差在3K左右。同時研究還發(fā)現(xiàn)石蠟沉積量與飽和脂肪酸酯的量成一定的比例關(guān)系，而且石蠟沉積并不是按照脂肪酸酯熔點高低的順序進行析出，析出的石蠟中同時包含了低熔點脂肪酸酯。固液平衡常數(shù)是表征物質(zhì)在溶液中析出能力的決定性因素。在一定溫度下，不飽和脂肪酸酯的固液平衡常數(shù)一般在0.1以下，

6、而飽和脂肪酸酯的固液平衡常數(shù)隨著碳原子的增多而急劇增大，且溫度越低，脂肪酸酯的固液平衡常數(shù)數(shù)值就越大，也就越容易析出。
　　(4)對生物柴油流動特性進行深入的研究，進一步將純生物柴油和添加生物柴油的燃油推廣運用到內(nèi)燃機上。因此需要對生物柴油的粘度、密度和沿程阻力等一些物理特性進行研究。搭建了沿程阻力試驗臺架，對純生物柴油和調(diào)和生物柴油的流動特性做了分析研究。考察了在一定溫度范圍內(nèi)，它們的粘度隨溫度的變化趨勢和在管內(nèi)流動狀態(tài)下摩擦系