生物柴油的熱分析

石油與天然氣化工第38卷第2期CHEMICAL ENGINEERING OF OIL & GAS生物柴油的熱分析張蓉仙陳秀江蘇大學(xué))摘要朱用德國 NETZSCH公司的STA449C型熱分析儀對生物柴油和石油柴油在不同升溫速率和氣氛下進(jìn)行熱重分析和差示掃描量熱分析。研究表明:隨著(zhù)升溫速率的增加,生物柴油的揮發(fā)和分解向高溫區移動(dòng)。生物柴油在氯氣氣氛下發(fā)生熱解,在空氣氣氛下發(fā)生燃燒。生物柴油的揮發(fā)性較石油柴油低,但可燃性好關(guān)鍵詞生物柴油熱重法差示掃描量熱法DOl:10.3969/j,issn.1007-3426.209.02.020隨著(zhù)石油資源逐漸枯竭與環(huán)境惡化,生物柴油1.2油品( Biodiesel,BD)作為石油柴油( Petrodiesel,PD)的生物柴油:菜籽油生物柴油( Rapeseed Methyl重要補充,以其可再生性和環(huán)境友好引起了世界各 Ester,RME),本實(shí)驗室制備。石油柴油為-10號柴國廣泛關(guān)注。對生物柴油燃燒特性的研究一直是該油(-10 Petrodiesel,-10PD),中石油產(chǎn)品。領(lǐng)域的熱點(diǎn)熱分析是國內外研究燃燒特性最常用2結果與討論的方法之一,但將其運用于生物柴油的研究極少,主要進(jìn)行生物柴油的熱重分析-3。揮發(fā)性和可燃性由GCMS分析RME和-10PD的組成可知,是影響壓燃式發(fā)動(dòng)機中燃料著(zhù)火性能的一個(gè)重要指RME由10~24個(gè)偶數碳原子的脂肪酸甲酯(Fay標,揮發(fā)性和可燃性越好,著(zhù)火和燃燒性能就越好Acid Methyl Ester,FAME)組成,-10號柴油主要本文就該問(wèn)題進(jìn)行了以下實(shí)驗由10~26個(gè)碳原子的長(cháng)直鏈烷烴組成。影響熱分析結果的實(shí)驗條件主要有升溫速率、氣氛等。1實(shí)驗部分2.1實(shí)驗條件1.1實(shí)驗儀器2.1.1升溫速率利用德國 NETZSCH公司的STA-449C型熱生物柴油在N2氣氛下,不同升溫速率下的分析儀對生物柴油進(jìn)行同步熱分析:熱重分析 TG-DSC曲線(xiàn)如圖1所示。( Thermogravimetry,TG)和差示掃描量熱分析( Differential Scanning Calorimetry,DSC)。分析條+135c/min.2件為:樣品質(zhì)量10~20mg(鉑金坩鍋);氣氛為高純+12C15℃/m0氮氣(9.998和氧氣流量50 ml/ming;程序升溫;2804:25.8.8曾1.6音初始溫度為室溫升溫速率為5、10、15℃/min,結束上混4.4溫度為600℃。利用美國 Finnigan公司的 Trace Ms型色質(zhì)聯(lián)中國煤化工0600用儀(GCMS)分析生物柴油和石油柴油的組成CNMHTGDs曲線(xiàn)國家自然科學(xué)基金項目(50376021)生物柴油的熱分析由圖1可見(jiàn),隨著(zhù)升溫速率的增加,RME的下的熱解過(guò)程分成二個(gè)階段:揮發(fā)和分解。RME中TG和DSC曲線(xiàn)向高溫區偏移。這主要是由于隨FAME揮發(fā)和分解吸收的熱量及峰值溫度見(jiàn)圖3著(zhù)升溫速率的增加,RME中FAME尚未來(lái)得及揮RME在空氣氣氛下的燃燒過(guò)程也分為兩個(gè)階發(fā)和分解就進(jìn)入更高的溫度,造成揮發(fā)和分解滯后。段:揮發(fā)和燃燒。RME中FAME揮發(fā)時(shí)吸收的熱升溫速率越大,熱滯后現象越明顯。這與 Marta M.量和燃燒時(shí)放出的熱量及峰值溫度見(jiàn)圖4。Concei等的研究結果一致]。2.2生物柴油的揮發(fā)性和可燃性2.1.2氣氛2.2.1生物柴油的揮發(fā)性生物柴油在升溫速率為10℃/min,情性(N2)生物柴油與石油柴油在N2氣氛和升溫速率為和氧化(模擬空氣:N+O2)氣氛下的 TG-DSC曲10c/min下的 TGDTG曲線(xiàn)如圖5所示,揮發(fā)溫線(xiàn)如圖2所示。RME中FAME在N2氣氛下熱解,度如表1所示。在空氣氣氛下燃燒。由圖2可見(jiàn)RME在N2氣氛峰值:245.7℃峰值:228.9℃值4C一室氣0.540}峰值:18061.5另峰值:304.1℃100200300400500溫度,℃度,℃圖5RE與-100在№氣氛和升溫速率為10℃/min下的TG-DTG曲線(xiàn)圖2R在不同氣氛下的 TG-DSC曲線(xiàn)樣品88.5℃250.580.0316.8注:T為揮發(fā)分初析溫度,樣品失重5%對應的溫度T。為揮發(fā)分最大析出速率對應的溫度,DTG曲線(xiàn)峰值對應的溫度;T為揮發(fā)分析出終止溫度,樣品200300400500600失重95%對應的溫度溫度,℃圖3RME在№氣氛和升溫速率為10℃/min下的 TG-DSC曲線(xiàn)由圖5和表1可見(jiàn)RME較-10PD難揮發(fā),難著(zhù)火。這與X.Lang等的研究結果一致10PD的初析溫度較低,只有88.5℃,終止溫度為↓放熱10.52197℃。而在-10PD揮發(fā)分析出速率已達到最峰的綜合分析0.5曾大(180.0℃)時(shí),RME的失重僅為3.92%,幾乎未峰的綜合分1.0終止點(diǎn):186.9℃開(kāi)始揮發(fā)。RME的初析溫度為186.5℃,終止溫度起始點(diǎn):253終止點(diǎn):34-2.0為316.8℃,揮發(fā)分的初析溫度和終止溫度明顯高100200300400500600溫度,℃中國煤化工圖4"E在空氣氣氛和升溫速率為10℃/mn下的dYHCNMHG綜橢酸甲脂TG-DSC曲線(xiàn)圖6分子結構石油與天然氣化工第38卷第2期CHEMICAL ENGINEERING OF OIL GAS163于-1 PD, RME較-10PD難揮發(fā)。這主要是因為3結論兩者組成存在差異,-10PD的主要組分長(cháng)直鏈烷綜上所述,本實(shí)驗研究得出以下結論:烴比RME的脂肪酸甲酯易揮發(fā),如-10PD中正十(1)隨著(zhù)升溫速率的增加,生物柴油的揮發(fā)和六烷和RME中的棕櫚酸甲酯,兩者的分子結構見(jiàn)分解向高溫區移動(dòng)圖6(2)生物柴油在N2氣氛下熱解過(guò)程分為揮發(fā)2.2生物柴油的可燃性和分解兩個(gè)階段,在空氣氣氛下燃燒過(guò)程分為揮發(fā)生物柴油在空氣氣氛和升溫速率為10℃/min和燃燒兩個(gè)階段下的 TG-DTG曲線(xiàn)如圖7所示。(3)生物柴油的揮發(fā)性比石油柴油低。(4)生物柴油的可燃性很好。參考文獻Lang X, Dalai A K, Bakhshi NN, et al.terization of bio-diesels from varous bio-oils, Bioresource Tech-nology,2001,80:5Brassica carinata as an alternative oil crop for the production ofbiodiesel in Italy_agronomic evaluation fuel production by transes-terification and characterization. Biomass and Bioenergy, 2003溫度,℃25:623-636圖7在空氣氣氛和升溫速率為10℃/min的TDG曲線(xiàn)|3 Marta M. Conceio, Roberlacia A. Candela, Roberlucia A. Cande-ia, et al. Thermoanalytical characterization of castor oil biodieseLRenewable and Sustainable Energy Reviews, 2007, 11: 964-975由圖4中DSC曲線(xiàn)的燃燒強放熱峰和圖7中DTG的快速失重速率可見(jiàn),生物柴油的可燃性很作者簡(jiǎn)介好,說(shuō)明生物柴油的著(zhù)火性能和燃燒特性很好。這張蓉仙:女,碩土研究生,講師,郵件:rong@u屾ducm,話(huà):0511-88790299。主要是因為生物柴油(脂肪酸甲酯)屬含氧燃料,在缺氧的局部區域,生物柴油可達到著(zhù)火條件,進(jìn)行充收稿日期:20080923;編輯:楊蘭分燃燒(上接第160頁(yè))魯考文獻基礎上,針對固液分離的效率和效果確定了化學(xué)破1張建成度棄鉆井液的處理技術(shù)[1.化工之友,20017011膠脫穩和壓濾機械分離的化學(xué)強化固液分離方式。2黎鋼朱墨,錢(qián)家麟.固液分離法處理廢棄鉆井液的技術(shù)與現狀(2)通過(guò)對比評價(jià),優(yōu)選出了陽(yáng)離子型無(wú)機破[].工業(yè)水處理,1997,17(1):133周風(fēng)山曾光,何綸等.廢棄鉆井完井液固液分離技術(shù)研究進(jìn)展膠劑HWJ和高分子有機破膠劑HYJ。[].鉆井液與完井液,2007,24159—64(3)在江漢油田飽和鹽水基鉆井液廢棄物固液分離處理工藝研究基礎上,通過(guò)破膠劑的復配、加作者簡(jiǎn)介量、稀釋比等因素對固液分離效果影響評價(jià),確定了李蔚萍:1974年生,女,天門(mén)人,畢業(yè)于江漢石油學(xué)院碩士,完適合渤海油田PEM廢棄物固液分離處理工藝。井部經(jīng)理/工程師,現主要從事油田化學(xué)領(lǐng)域的研究工作。地址(4)固液分離結果表明,分離后出水率達到(43400)潮朝北省荊州市開(kāi)發(fā)區月堤路39號,59.4%,而泥餅含水率只有49.7%,COD值也明顯中國煤化工降低,具有理想的分離效果。CNMHG80901;編輯:馮學(xué)軍