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《昆明理工大学》 2009年
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生物柴油的制备及其台架验证实验研究

蔡樱英  
【摘要】:生物柴油是一种对环境友好的生物质可再生能源,生物柴油的应用可以减少人类对矿物能源的依赖,并且可以大大减少对环境造成的污染。 目前国内外生产生物柴油的技术方法主要有:直接混合法、微乳化法、高温裂解法、酯交换反应法和微藻工程法等,其中酯交换反应法是研究应用最多的。 文中通过比较这些方法的优缺点并根据实验室条件,采用碱催化法,用棕榈油和乙醇在氢氧化钠做催化剂时制备生物柴油。在制备的过程中考察了醇油摩尔比、催化剂质量分数、反应时间、反应温度和搅拌速度对产率的影响。实验结果表明,该反应的最佳反应条件是:醇油摩尔比6:1、催化剂用量为原料油质量的0.5%、反应时间3h、反应温度40℃、搅拌速率约1000r/min,在此条件下得到的生物柴油产率达96.53%。制得的生物柴油经气相色谱和气相色谱-质谱分析可知:产品的成分主要为乙酯,没有检出乙醇,主要含碳为18~20,与石化柴油相近;由部分理化性质的检测可得,除凝点比0#柴油(GB252-2000)高外,其它指标符合《柴油机燃料调和用生物柴油国家标准》(GB/T20828-2007)的要求。 在双缸直喷式柴油机上完成了生物柴油及其与柴油不同掺混比的混合液的燃料动力性、经济性、排放等对比实验研究。实验发现生物柴油的掺烧不会改变柴油机各性能指标的总体变化趋势,只是在数值上有不同程度的变化,这与同类文献报道一致。这说明前文中最佳生物柴油的制备参数是基本合理的。台架特性实验具体结果如下: (1)在外特性实验时:不论生物柴油加掺比例的大小,与0#柴油相比,不同转速下的最大输出扭矩、最大输出功率都有所降低而油耗都有上升,燃用B20、B50和B100与燃用0#柴油时相比平均功率分别下降约2.4%、3.8%和9.0%、比油耗分别高出3.2%、5.4%和13.2%左右;当燃用B50和B100时烟度排放有较好改善,特别是燃用B100时,与燃用0#柴油相比,烟度下降了57.5%左右;燃用B50和B100时排气温度下降明显。 说明燃用生物柴油时,柴油机的动力性能和经济性能有略微下降、排放性能有所改善。 (2)在负荷特性实验时: 在同一转速下,随着生物柴油掺烧比例的增大,比油耗上升:在1600r/min转速下,燃用B20、B50和B100与燃用0#柴油时相比平均比油耗分别高出1.8%、6.3%和13.3%左右;在2400r/min转速下时,比油耗与1600r/min的变化幅度基本一致。燃用生物柴油和混合油时的排烟和排温变化趋势与燃用0#柴油时一致,数值上也较接近。 由台架特性实验得:掺烧生物柴油时,其动力性和经济性比燃用0#柴油时稍差;在负荷特性时,燃用生物柴油对烟度排放改善不明显。针对这些问题,本文对生物柴油进行乳化实验一以下是乳化实验的初探结果:生物柴油-0#柴油乳化油比棕榈油-0#柴油乳化油稳定,其最佳HLB值出现在6.44~8.58之间,出现分层时间约为120h。在研究掺水量对生物柴油-0#柴油乳化油的稳定性影响时发现:最佳掺水量为5%。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TE667

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