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随着全球经济的发展,能源作为现代工业的血液,自二十世纪中期以来,全球范围内的能源消费量大幅增加。而改革开放以来,随着我国民经济的飞速发展,2007年我国已经成为世界第二大能源消费国,能源消费总量约占世界能源消费总量的11%。寻找替代燃料及可再生能源成为我国迫切需要解决的问题。生物柴油(biodiesel)作为一种可再生能源,已经取得了广泛的关注。
生物柴油主要成分为脂肪酸甲酯,一般使用动植物油酯制得,虽然具有与石油柴油相近的性能,但由于其组成多为长链酯结构的化合物,使得其较矿物柴油运动粘度大,冷滤点高。经研究发现生物柴油随着不饱和成分含量越高,其冷滤点也升高,这很大程度上限制了用动物油脂制备的生物柴油的使用范围。现阶段如何改善生物柴油低温流动性,即降低生物柴油的冷滤点,已经成为生物柴油研究的一个重要课题。
本文利用HZSM-5型分子筛作为催化剂,在250-350℃、0.01MP-0.04MP的反应条件下,对生物柴油的主要组分:油酸甲酯、棕榈酸甲酯、硬酯酸甲酯、亚油酸甲酯、月桂酸甲酯进行催化改性,以达到降低生物柴油冷滤点(CFPP)的目的。
实验研究了反应温度和反应真空度对各脂肪酸甲酯产物的冷滤点、结碳率、碘值的影响,继而以该实验数据为依据,将动物油经过酯交换制备的生物柴油(AFE)进行催化改性。实验结果表明:在300℃-350℃之间,对饱和脂肪酸甲酯改性有很好的降凝效果,产物碘值升高;油酸甲酯通过改性,也取得了很好的降凝效果,产物碘值下降,在该反应条件下改性饱和脂肪酸甲酯和油酸甲酯催化剂的结碳率保持在5%以下;而亚油酸甲酯仅在350℃时才有降凝效果,且结碳率在10%以上。生物柴油(AFE)催化改性降凝效果的最佳条件为300℃-325℃,0.01MPa,改性后的的酸值小于0.6mg/g,冷滤点下降了19℃,碘值(A.V)为44.32g/100g,运动粘度(Vt)为4.397mm2/s,并且催化剂结碳率保持在5%以下。