生物柴油的常用原料

精品文档 1欢迎下载 生物柴油 概念 生物柴油 又称脂肪酸甲酯 是植物柴油和动物柴油的 总称 不含硫和芳烃 十六烷值高 且润滑性能好 常用原料 油菜籽油 大豆油 玉米油 棉籽油 花生油 葵花子油 棕榈油 椰子 油 回收烹饪油及动物油等 主要成分 混和脂肪酸甲酯 合成 由甲醇等醇类物质与天然植物油或动物脂肪中主要成分 甘油三酸酯发生酯交换反应 低温流动性参数 浊点 CloudPoint 冷滤点 Cold Filter Plugging Point 生物柴油可以使用的 最低温度 倾点 PourPoint 生物柴油刚刚可以流动的最低温度 冷凝点 Solidification Point 影响因素 1 脂肪酸的组成与分布 生物柴油的主要成分是混合脂肪酸甲酯 不同的脂肪酸甲酯低温 流动性能差别很大 主要受碳链长度 不饱和程度 支链程度以 及不饱和脂肪酸甲酯的立体构型影响 脂肪酸甲酯的熔点随碳 链的长度增加而增加 并随其不饱和程度的增加而降低 据报道 碳链数都是 18 的硬脂酸甲酯和油酸甲酯熔点分别为 39 1 和 19 8 两者的熔点相差约 59 含支链的分子越多 低温性能 越好 此外 不饱和脂肪酸甲酯的立体构型也对其低温流动性能 有很大影响 顺式油酸甲酯与反式油酸甲酯凝点 黏度等低温性 能相差很大 由于不同脂肪酸甲酯低温流动性能不同 精品文档 2欢迎下载 2 酯基结构 生物柴油中的酯基一般是甲基或乙基 相对于柴油有较高结晶 温度 3 杂质的影响 这些杂质包括 合成原料中含有的高熔点甘油二酯 甘油单酯 生物柴油转化过程中反应不完全的甘油三酯 醇类 游离脂肪 酸等以及生物柴油转化中产生的皂化物等 研究发现 尽管倾 点不受影响 但浊点随甘油单酯 甘油二酯的增加而升高 浓 度为 0 1 饱和甘油单酯或甘油二酯能使浊点升高 不饱和的甘 油单酯对浊点及倾点都没有影响 改善方法 1 加入流动改进剂法 2 调和柴油法 3 生物柴油的异构化 4 冬化处理 添加降凝剂 机理 1 成核理论 成核理论认为 由于降凝剂分子的熔点相对高于油品中蜡的结 晶温度 它会在油品的浊点 CP 以前析出而起到晶核 活性中心或结晶中心的作用而成为蜡晶生长中心 使油品中小 蜡晶增多 从而达到降低冷凝点 PP 或冷滤点 CFPP 精品文档 3欢迎下载 的效果 2 共晶理论 共晶理论认为不加降凝剂时蜡中晶体呈二维生长 蜡晶在与 001 面相交的面上生长速率过快 蜡晶长成菱形片状 至 200 m 左右时 连结成网 破坏了油品的流动 而加入添 加剂后 降凝剂分子在油品的浊点温度下析出 因其与蜡分子 碳链有足够的相似性 可进入蜡晶取代晶格中的蜡分子 正烷 基链分子 从而发生共晶 但又因为降凝剂分子与蜡晶分子 极性部分的不同 阻碍了蜡晶在与 001 面相交面上的生 长 却相对加快了蜡晶在 Z 轴方向上的生长速度 同时也改变 了 001 面的形状 随着降凝剂浓度的增加 蜡晶逐渐向着 分枝型树枝状结晶方向发展 当进一步增加浓度时 在促进 Z 轴方向生长的同时 抑制了 X Y 方向的生长 晶型由不规则 的块状向四棱锥 四棱柱形转变 蜡的这种结晶形态 使比表 面积相对减小 表面能下降 而难于聚集形成三维网状结构 3 吸附理论 吸附理论认为 降凝剂分子在略低于油品 CP 温度下结晶析出 由于极性基团的作用 改变了蜡晶的表面特征 阻碍了晶体的 长大或改变了晶体的生长习性 使蜡晶的分散度增加 不易聚 结成网 起到降凝效果 4 增溶理论 精品文档 4欢迎下载 改善蜡的溶解性理论认为 降凝剂如同表面活性剂 加剂后 增加了蜡在油品中的溶解度 使析蜡量减少 同时又增加了蜡 的分散度 且由于蜡分散后表面电荷的影响 蜡晶之间相互排 斥 不容易聚结形成三维网状结构 而降低 PP 5 吸附共晶理论 Lorensen 等提出了抑制蜡晶的三维网状结构生成的吸附 共 晶理论 认为降凝剂的作用机理取决于降凝剂的种类 某些降 凝剂采用吸附机理 有一些则采用共晶机理 化学降凝剂一般 由长链烃和极性基团组成 若其长链烃与油中石蜡的正构烷烃 碳数 分布最集中的链相近 则在油冷却重结晶过程中 降凝剂与 油中的蜡同时析出共晶 或被吸附在蜡晶表面 只有个别的没 有吸附降凝剂蜡晶的表面或其棱角 此时担负起结晶中心的作 用 蜡晶很快成长起来 而新生成的蜡晶又被降凝剂包围时 在它的棱角处又重新长出新的蜡晶 由于结晶过程是按照这种 链锁方式进行的 由许多结晶中心成长起来的单晶晶体的连生 体外 形成多枝状 成为树枝状结晶 它不易形成空间网络结 构 不会将油中的液相组分包封起来 从而降低油品的凝固点 粘度等流变参数 改善了油的低温流动性能 润滑油降凝剂的 研发及降凝机理研究是由于降凝剂只是改善含蜡油的低温流动 性能 并不能阻止蜡结晶的析出 因此又称之为流动改性剂 或降凝剂 精品文档 5欢迎下载 6 凝胶化理论 凝胶化理论是从胶体的观点出发 认为加入降凝剂对原油具有 良好的降凝效果 造成这一现象的原因是由于原油的凝固过程 包括蜡晶的形成 发育和蜡晶之间的凝胶化过程 加入降凝剂 后 蜡晶增大 在析出同样重量的蜡晶后 体系中单位体积 内蜡晶颗粒数要小于不加剂的蜡晶颗粒数 从而表面能也相对 较小 因而加降凝剂后的体系比较稳定 不易形成凝胶 从 而降低原油的凝固点 生物柴油的其他性质 氧化性 运动粘度 比重 润糟性及表 面张力 随着环境保护和石油资源枯竭两大难题越来越被关注 生物柴 油已成为新能源开发的热点 然而由于其低温流动性差 已限 制了其开发利用 因此研究生物柴油低温性能 添加剂与其降 凝机理具有十分重要的战略意义 1 由于生物柴油的组成有别于传统的石油基柴油 目前生物 柴油的来源 组成与其低温流动性的关系以及对其低温流动性 还缺乏比较深入的研究 因此研究生物柴油的组成与其低温流 动性的关系及其低温降凝机理对于解决该问题具有非常重要的 理论意义 且是一个较新的课题 对于开发新型的适合生物柴 油的流动改进剂有着极为重要的指导意义 2 尽管传统的柴油流动改进剂并不能完全解决生物柴油的低 精品文档 6欢迎下载 温流动性问题 但是还是取得了一定的效果 因此借签传统的 柴油流动改进剂开发思路 通过不同流动改进剂的复配筛选适 合生物柴油的流动改进剂 研究其低