小桐子生物柴油在氧化期间的特性分析

本研究通过Rancimat法加速氧化实验进行生物柴油氧化特性研究,并采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析氧化期间的成分组成变化。研究结果表明:在小桐子生物柴油的加速氧化期间主要是含碳碳双键的脂肪酸甲酯被氧化,氧化期间会有醛、酮、分子质量较高的含氧化合物及其可溶性聚合物生成;小桐子生物柴油的氧化使其C和H的含量降低导致热值降低12.8%;小桐子生物柴油的氧化产物使其润滑性能变差,磨斑直径增加幅度较大,从184.14μm增至441.86μm;小桐子生物柴油的密度和运动黏度伴随着氧化分别增加3.3%和20.8%。     

生物柴油新型抗氧化剂的制备及动力学分析

以没食子酸和异丙醇为原料，吡啶硫酸氢盐离子液体为催化剂制备新型生物柴油抗氧化剂没食子酸异丙酯，通过单因素试验得到没食子酸与异丙醇催化酯化反应的最佳反应条件：反应温度85℃，反应时间4 h，醇酸物质的量比35:1，催化剂用量12%，该条件下酯化反应的转化率为89.1%。在此基础上对该催化酯化反应进行动力学分析，得出反应的表观活化能（E_a）为60.942 kJ/mol，频率因子（A）为7 060 313.404。在地沟油生物柴油中添加0.05%没食子酸异丙酯后，其氧化稳定性明显提升，诱导期从0.61 h增至6.34 h，已达到我国生物柴油国家标准（诱导期6 h），表明没食子酸异丙酯是一种抗氧化效果很好的新型生物柴油抗氧化剂。     

常规抗氧化剂在生物柴油中的抗氧化和油溶性能研究

根据《中国药典》(2015版)中规定的方法和Rancimat法研究常规抗氧化剂在地沟油生物柴油中的抗氧化性能和油溶性能及其关联性能。结果表明:10种常规抗氧化剂均能在一定程度上提高地沟油生物柴油的抗氧化性能,只是抗氧化效果差别较大。在常温20℃时,常规抗氧化剂的油溶性能相对较差,差别也较大,10种常规抗氧化剂在地沟油生物柴油中的油溶性能由大到小的顺序为:丁基羟基茴香醚(BHA)特丁基对苯二酚(TBHQ)植酸(PA)二特丁基对苯二酚(D-TBHQ)没食子酸丙酯(PG)没食子酸辛酯(OG)抗坏血酸(V_C)没食子酸甲酯(MT)L-抗坏血酸棕榈酸酯(AP)没食子酸(GA)。10种常规抗氧化剂的油溶性能均随温度的升高而得到改善,但溶解特性变化不大,在一定程度上10种常规抗氧化剂的抗氧化性能的良莠与油溶性能两者之间关联性不强。     

生物质燃油燃烧特性分析

以小桐子油、小桐子生物柴油、地沟油、地沟油生物柴油、0#柴油作为研究对象,对这5种燃油的黏温特性进行了探究分析,同时在自行搭建的雾化燃烧试验平台研究燃油在炉内燃烧火焰体积、长度及火焰温度变化规律,试验结果表明燃烧温度越高,生物质燃油和0#柴油的运动黏度均减小,地沟油减少幅度最大为81.75%;试验条件相同情况下,0#柴油的火焰长度最大为288.209 mm,地沟油火焰长度的最小为207.814 mm,5种燃油燃烧温度在轴线方向先上升后下降,在径向方向波动较大;在不同工况下,随过量空气系数α或雾化压力p的增大,生物质燃油和0#柴油燃烧火焰体积及火焰长度均呈下降趋势;燃油火焰平均温度的变化趋势随过量空气系数α增大先增大后减小,随氧体积分数的增大一直上升,小桐子油增幅最大为25.90%.     

原料油及其生物柴油低温流动性分析

采用酯交换法,以原料油制备出相应的生物柴油。分别对原料油和相应生物柴油的低温流动性指标进行检测,利用气相色谱分析了生物柴油的组成成分。从黏度、冷滤点和凝点三方面对原料油及相应的生物柴油进行了对比分析,并从生物柴油的组分出发,分析了生物柴油低温流动性的影响因素。实验结果表明,原料油及相应的生物柴油之间的低温流动性存在线性相关,原料油的低温流动性对相应的生物柴油的低温流动性起着决定性的作用;生物柴油的低温流动性与生物柴油组分中脂肪酸甲酯的低温流动性和含量有关。     

抗氧化剂与降凝剂对生物柴油性能的复合影响研究

以小桐子生物柴油为原料,研究了市场上常见的6种抗氧化剂和6种降凝剂复合作用对油样诱导期、凝点、运动黏度和热值的影响规律。结果表明:不同种类降凝剂对抗氧化剂的抗氧化效果影响较大,但影响规律与抗氧化剂种类无关,影响范围在5%以内;降凝剂与抗氧化剂对生物柴油凝点和运动黏度的复合影响较大,主要影响因素是抗氧化剂油溶性,油溶性好的抗氧化剂能够促进生物柴油凝点降低,但相应会增大运动黏度;降凝剂与抗氧化剂对生物柴油热值复合影响较小,影响因素主要是添加剂本身化学成分的热值高低;添加降凝剂可以提高生物柴油热值。     

生物柴油调和燃料理论热值比对分析

通过酯交换法在实验室制备了小桐子生物柴油、地沟油生物柴油和橡胶籽生物柴油,与0#柴油按照不同体积比配制出36种生物柴油调和燃料。计算生物柴油调和燃料的门捷列夫理论热值和质量分数理论热值,分别与测定热值进行线性拟合,得出最佳理论热值计算方法。结果表明:质量分数理论热值计算方法适用于小桐子生物柴油调和燃料;门捷列夫理论热值计算方法适用于地沟油生物柴油调和燃料;两种方法均适用于橡胶籽生物柴油调和燃料理论热值计算。     

拟合系数定常回归法分析生物柴油运动黏度影响因素

以小桐子生物柴油为原料,研究了氧化程度和温度对生物柴油运动黏度的单一和复合影响规律,并建立了拟合系数定常回归法用于构建不同氧化程度和温度双因素对生物柴油运动黏度影响的数学模型。结果表明:生物柴油运动黏度随温度升高而逐渐降低,受温度单一因素影响的数学模型为η=e~(A+Bt+Ct~2);生物柴油运动黏度随氧化时间延长而逐渐增加,建立的运动黏度与电导率的函数关系为η=A+Bμ;运动黏度与温度及氧化程度函数关系为η=0. 194+0. 007μ+e~(2.609-0.035t+0. 000 1t~2)。     

生物质燃油真密度影响因素分析

以0#柴油以及多种生物质燃油为研究对象,采用PYC1200e型全自动真密度分析仪测定不同燃油的真密度,与传统测量液体密度的比重瓶法、密度计法进行比较,研究了温度、压力、粘度以及界面张力对生物质燃油真密度的影响.研究结果表明:相较于比重瓶法、密度计法,采用PYC1200e型全自动真密度分析仪测定燃油密度数值上更为精确;生物质燃油真密度在一定范围内随压力增大而增大,随温度升高而减小;真密度越大的生物质燃油,其运动粘度和界面张力越大.