生物柴油低溫結(jié)晶與流動(dòng)特性的研究.pdf

1、生物柴油是以動(dòng)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(diǎn)高、燃燒性能好、能減少溫室氣體的排放等優(yōu)點(diǎn)，屬可再生清潔燃料。但生物柴油的低溫流動(dòng)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(dòng)機(jī)的正常使用。
　　本文在國家自然基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào):51076069，項(xiàng)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(jī)理的研究）的資助下，對(duì)生物柴油的組分、結(jié)晶機(jī)理、相變過程和流動(dòng)特性進(jìn)行了全面細(xì)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(gè)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(duì)主要的生物柴油組分的熱力學(xué)物性參數(shù)進(jìn)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(diǎn)分別為301.57K，310.92K，C18∶1的熔點(diǎn)為255.01K。同時(shí)對(duì)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(diǎn)溫度降低1.14K，乙醇可以使生物柴油的結(jié)晶點(diǎn)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(jì)算了蠟晶的析

5、出溫度，并且通過正規(guī)溶液模型計(jì)算出在給定溫度下的析蠟量與石蠟的組成。兩個(gè)模型在計(jì)算析蠟點(diǎn)的溫度精確性方面比較理想，與生物柴油在DSC試驗(yàn)下測得的結(jié)晶溫度相比較，誤差在3K左右。同時(shí)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(diǎn)高低的順序進(jìn)行析出，析出的石蠟中同時(shí)包含了低熔點(diǎn)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(duì)生物柴油流動(dòng)特性進(jìn)行深入的研究，進(jìn)一步將純生物柴油和添加生物柴油的燃油推廣運(yùn)用到內(nèi)燃機(jī)上。因此需要對(duì)生物柴油的粘度、密度和沿程阻力等一些物理特性進(jìn)行研究。搭建了沿程阻力試驗(yàn)臺(tái)架，對(duì)純生物柴油和調(diào)和生物柴油的流動(dòng)特性做了分析研究?？疾炝嗽谝欢囟确秶鷥?nèi)，它們的粘度隨溫度的變化趨勢和在管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)下摩擦系