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文檔簡介
1、生物柴油是一種可再生的、對環(huán)境友好的新型生物質(zhì)燃料,是石化柴油的理想替代品,近年來成為世界各國新能源領(lǐng)域高技術(shù)競爭的熱點和焦點。生物柴油是指由動植物油脂與甲醇經(jīng)過酯交換得到的脂肪酸甲酯,在含硫量、閃點、烴含量和生物降解能力等方面都優(yōu)于石化柴油,并且在傳統(tǒng)發(fā)動機中無需改造即可直接燃用,因此具有很強的應(yīng)用前景。 為了克服傳統(tǒng)酸堿催化法生產(chǎn)生物柴油的工藝復(fù)雜、產(chǎn)物分離困難等諸多缺點,本文研究了超臨界甲醇酯交換反應(yīng)制取生物柴油的反應(yīng)機理
2、及影響規(guī)律,探討了不同超臨界條件下制得生物柴油的燃燒反應(yīng)動力學(xué)。主要內(nèi)容如下: 本文設(shè)計搭建了超臨界酯交換反應(yīng)實驗臺,用菜籽油、大豆油和棕櫚油三種不同原料,通過超臨界酯交換反應(yīng)制取了相應(yīng)的生物柴油,并利用氣相色譜儀對其成分組成進行分析比較。以菜籽油為例,研究了不同反應(yīng)溫度、時間、壓力及醇油摩爾比等對脂肪酸甲酯轉(zhuǎn)化率的影響規(guī)律,得到菜籽油在超臨界甲醇中酯交換制取生物柴油的最佳反應(yīng)條件為:溫度300℃、壓力11MPa、醇油摩爾比42
3、:1,時間20min。發(fā)現(xiàn)溫度為300℃時的酯交換反應(yīng)速率比255℃時明顯增快,僅需20min菜籽油即可反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為生物柴油。當反應(yīng)壓力由9MPa上升至11MPa時,甲酯的轉(zhuǎn)化率有很大提高。當醇油摩爾比增大后,酯交換反應(yīng)的甲酯轉(zhuǎn)化率得到了明顯提高。建立了酯交換反應(yīng)速率模型,得到了不同反應(yīng)條件下的酯交換反應(yīng)速率。 利用熱天平研究了在超臨界酯交換條件下制得生物柴油的燃燒反應(yīng)機理及其影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)由菜籽油、大豆油和棕櫚油制得生物柴油
4、的著火溫度由257.6℃依次降低到240.4℃和238.0℃。在制備生物柴油時得到的甲酯轉(zhuǎn)化率越高,則著火溫度和活化能越低。發(fā)現(xiàn)當超臨界酯交換的反應(yīng)溫度由255℃升高到300℃時,在反應(yīng)時間20min條件下制得生物柴油的甲酯轉(zhuǎn)化率由13%升高到98%以上,使得著火溫度由331.4℃降低到257.6℃,活化能由143.6 kJ/mol降低到84.2kJ/mol。超臨界酯交換反應(yīng)壓力和醇油摩爾比等對生物柴油的著火溫度和活化能等動力學(xué)參數(shù)也具
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