正丁基三乙胺硫酸氢盐离子液体催化制备油酸异丁酯

采用正丁基三乙胺硫酸氢盐离子液体为催化剂,对油酸和异丁醇催化酯化合成油酸异丁酯的反应过程以及油酸异丁酯与生物柴油调合的低温流动性能进行了研究。单因素实验分析表明,当反应时间45 min,反应温度110℃,催化剂用量6%(占油酸用量的质量分数),醇酸摩尔比5∶1时转化率最高;正交实验极差分析表明,各因素对反应转化率的影响主次顺序为反应温度催化剂用量反应时间醇酸摩尔比,反应的最佳条件为反应温度100℃,催化剂用量6%,反应时间45min,醇酸摩尔比5∶1。在最佳条件下进行验证实验,得到酯化反应转化率为98.6%。所得油酸异丁酯的凝点为-25.3℃,冷滤点为-21.5℃,运动黏度为6.52 mm2/s,其低温性能好,流动性能较差,与生物柴油调合可很好地改进生物柴油的低温性能和油酸异丁酯的流动性能。     

生物柴油氧化前后成分分析的研究

分别以地沟油、橡胶籽油和小桐子油为原料制备生物柴油,测定了3种生物柴油的氧化稳定性,并采用傅里叶红外光谱及GC-MS分析氧化前后此3种生物柴油的成分。结果表明,地沟油生物柴油、橡胶籽油生物柴油和小桐子生物柴油的氧化诱导时间分别为1.61、0.81、1.05 h,远不能达到我国生物柴油国家标准的6 h;生物柴油主要成分是脂肪酸甲酯,氧化后脂肪酸甲酯中CC—H基团基本消失;地沟油生物柴油、橡胶籽油生物柴油和小桐子生物柴油主要由棕榈酸甲酯、亚油酸甲酯、油酸甲酯及硬脂酸甲酯组成,氧化前3种生物柴油中此4种脂肪酸甲酯总含量分别为93.07%、95.82%和97.68%,氧化后分别降为77.23%、84.51%和63.66%。氧化后生物柴油成分十分复杂,含有不同的醛、酸、酮、醇及小分子的酯等物质,且亚油酸甲酯的含量大大降低,证实了生物柴油氧化主要是含有不饱和双键或三键的脂肪酸甲酯的氧化。     

棕榈酸异戊酯的制备及酯化反应复合影响因素的数学模型

现如今生物质燃油因其可再生且环保等特性获得广泛应用,但其相较于传统柴油来说,运动粘度、表面张力等物性参数较大,使得整体雾化质量较差,影响燃烧性能。所以普遍的一种方法是使生物质燃油与酯类发生酯化反应,将其转化为相应的生物柴油,达到优化雾化质量的目的,其中参数酯化反应转化率对于评价实验过程经济性和可靠性至关重要。本研究对生物柴油酯化反应的转化率进行了研究。以棕榈酸和异戊醇为反应物,离子液体为催化剂进行酯化反应。反应时间、反应温度、催化剂用量和醇酸摩尔比的使用都是利用正常的方法来确定的。采用拟合系数定常回归法研究4种因素对制备棕榈酸异戊酯酯化反应复合作用的数学模型,得到了棕榈酸异戊酯反应转化率与4种影响因素的函数关系。研究表明：运用此数学模型计算所得酯化转化率95.02%,与在实验反应时间、反应温度、醇酸摩尔比、催化剂用量分别为60 min、90 ℃、10:1、6（%,ω）时与95.35%的换算率相比,相对误差仅为0.35%,这表明数学模型的可靠性和准确性很高,可应用于实际对类似酯化反应进行预测。     

生物柴油替代物高温燃烧机理

生物柴油替代物详细化学反应动力学机理(简称详细机理)复杂，难以运用于三维数值模拟，因此有必要对其进行简化。基于Herbinet等建立的癸酸甲酯详细机理(2878种组分、8555个反应)，采用直接关系图法、耦合路径通量分析和敏感性分析方法，构建了一个包含118种组分、722个反应的生物柴油替代物高温骨架机理。结果表明：在温度为1100~1800 K、压力为0.1~5.0 MPa、燃空比为0.5~2.0条件下，点火延迟时间、反应体系温度、主要组分含量(摩尔分数)、熄火温度以及火焰传播速度等的高温骨架机理模拟结果与详细机理结果基本一致；高温骨架机理能较好地再现详细机理的反应特点和燃烧特性，验证了高温骨架机理的可靠性。对高温骨架机理的温度敏感性分析结果表明，高温条件下燃料高温裂解以及小分子之间的反应最为重要。     

棕榈酸叔丁酯的催化制备动力学分析及低温流动性分析

为研究生物柴油低温流动性,以4-二甲氨基吡啶(DMAP)为催化剂,棕榈酸与叔丁醇为原料反应合成棕榈酸叔丁酯。单因素试验分析表明,反应温度为82℃,反应时间为60 min,催化剂用量为10%,醇酸摩尔比为7.5∶1时转化率达到最高,最高转化率为93.10%;正交试验表明,对转化率的主要影响顺序为:反应温度、醇酸摩尔比、催化剂用量、反应时间。反应的最佳条件为:温度87℃,反应时间为60 min,催化剂用量为10%,醇酸摩尔比为10∶1,在此最佳条件下进行验证试验,得到转化率为95.68%;最后,对棕榈酸叔丁酯低温流动性进行了测定及分析。     

小桐子生物柴油氧化前后运动黏度变化分析

以小桐子生物柴油为样品对其氧化前后的运动黏度变化和成分变化进行研究。结果表明,小桐子生物柴油的氧化安定性诱导期为4.75 h;氧化前后样品的运动黏度均随温度升高而降低,并且氧化后的样品比氧化前样品的运动黏度有所增加,温度较高时,温度变化不再是引起运动黏度变化的主导因素,拟合数据得到氧化前后的"温度-运动黏度"经验方程;氧化后的小桐子生物柴油生成较多的醇、醛、酸、酮等物质,这些物质中的极性基团与脂肪酸甲酯的酯基之间生成电偶极子和氢键,增强了分子内聚力,导致氧化后的小桐子生物柴油运动黏度增大。