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生物柴油作为石化柴油的替代能源,正受到越来越广泛的关注。首先生物柴油无毒,可降解,并且含硫量和燃烧产生的含硫化合物也较少;其次,生物柴油也能减少CO2排放量。但是生物柴油低温流动性较差,在冬季和寒冷地区几乎不能使用,限制其推广和应用。本论文旨在考察异构化的方法对改善生物柴油低温流动性的效果,并研究其改善的机理。
实验采用油酸甲酯和小桐梓油生物柴油为原料,利用异构化法,在固定床连续反应器中,以Hβ型分子筛为催化剂,考察了反应温度、时间、质量空速、添加剂加入量、催化剂硅铝比、催化剂重复使用性等不同条件对生物柴油低温流动性、各组分收率的影响。考察的操作范围为:反应温度200℃～300℃、反应时间3h～6h、质量空速1.5h-1～3.0h-1、添加剂(水)的加入量0.3wt%～2.1wt%、催化剂硅铝比25～45。
通过对一系列条件的考察,本论文确定了小桐梓油异构化反应的最佳的条件:在催化剂选用硅铝比为25的Hβ分子筛的情况下,反应温度为250℃、质量空速为1.5h-1、反应时间为5h、添加剂(水)加入量为1.2wt%。
实验结果表明,在固定床反应器中,油酸甲酯进行异构化反应之后,其凝点下降了5℃。小桐梓油生物柴油在最佳反应条件下进行异构化反应之后,凝点降低到-5℃,降幅为6℃,异构化反应转化率为24.58%,其中异构化产物产率为17.81%。通过对小桐梓油生物柴油进行异构化反应,其改性产品在凝点方面已经达到了0号柴油的要求。
本文随后对生物柴油和异构化产品进行了色谱,质谱,核磁共振以及红外光谱分析。结果发现,250℃至275℃温度范围内,低温流动性改善的原因是生物柴油的主要成分油酸甲酯、亚油酸甲酯等发生了异构化反应,产生了带支链的异构体。这一机理为进一步改善生物柴油低温流动性指出了可行的方向。