不同原料制備的生物柴油貯存穩定性比較

林培喜 揭永文 莫桂娣

茂名學院化學學院

不同原料制備的生物柴油貯存穩定性比較

林培喜 揭永文 莫桂娣

茂名學院化學學院

林培喜等.不同原料制備的生物柴油貯存穩定性比較.天然氣工業,2010,30(2):130-132.

穩定性是生物柴油的重要質量參數之一,我國目前還未制訂生物柴油貯藏穩定性的檢測標準方法和技術指標。為此,分別以地溝油、豬油、棕櫚油、花生油等為原料,制備了生物柴油(以CaO為催化劑,75℃回流3h,分離、精制,室溫存放于玻璃瓶容器中),研究了制備的生物柴油與0#柴油以不同比例混合后的穩定性情況,分別測定了混合柴油在貯存不同時間的酸值、運動黏度和貯存安定性。結果表明:①生物柴油的穩定性能略差于礦物柴油的穩定性能,在以不同原料制備的生物柴油中,以地溝油為原料制備的生物柴油貯存穩定性最差;②在不同比例的生物柴油調合燃料油中,隨著生物柴油混合比例的增大,其穩定性也相應下降;以地溝油為原料制備的生物柴油的混合油,穩定性下降最為明顯。建議生物柴油的混合比例不超過50%,貯存時間不超過80d為宜。

生物柴油 穩定性 混合柴油 0#號柴油 酸值 運動黏度 貯存安定性 地溝油

生物柴油是被有識之士公認的可替代礦物柴油的一種可再生清潔燃料[1-2],其原料主要有植物性油脂、動物性油脂和地溝油等。生物柴油的穩定性關系到其對發動機、油路材料的腐蝕和堵塞,影響發動機的動力性、經濟性等問題。在我國,由于生物柴油的應用起步較晚,對其穩定性能的研究還比較少,我國目前還未制訂生物柴油貯藏穩定性的檢測標準方法和技術指標[3],只能借助于生物柴油的部分指標,研究生物柴油貯藏穩定性。筆者研究了不同原料制備的生物柴油和與0#號柴油以不同比例混合后貯存不同時間,其酸值、運動黏度和貯存安定性等指標的變化,考察生物柴油的穩定性,以給生物柴油貯存、生物柴油與0#號柴油的混合比例提供參考。

1 試驗材料及方法步驟

1.1 試驗用主要原材料

0#柴油(茂名石化公司生產);生物柴油(自制)。

1.2 主要儀器

石油產品餾程測定器(組裝);液體石油產品密度計(上海市);毛細管黏度計(上海市);水浴鍋(江蘇);電子天平(江蘇)。

1.3 試驗步驟

1.3.1 生物柴油的制備

生物柴油的制備采用CaO為催化劑,75℃回流3h,分離、精制,室溫存放于玻璃瓶容器中。以地溝油為原料制備的生物柴油(又稱地溝油柴油)、以豬油為原料制備的生物柴油(又稱豬油柴油)、以棕櫚油原料制備的生物柴油(又稱棕櫚油柴油)、以花生油為原料制備的生物柴油(又稱花生油柴油)。所有試驗用的生物柴油均符合我國頒布的BD—100質量標準。

1.3.2 生物柴油穩定性指標的測定

密度的測定參照 GB/T1884;運動黏度參照(40℃)GB/T265—88;餾程的測定參照 GB/T255—88;硫含量測定參照GB/T380;酸值測定參照GB258;沉渣測定參考SH/0238—92,生物柴油部分理化指標測定結果見表1。

1.3.3 生物柴油穩定性試驗方法

1)將不同原料制備的生物柴油,室溫貯存于玻璃容器中,放于室內,避光,每隔10d測定一次樣品的酸值、運動黏度、貯存安定性(沉渣)。

表1 自制的生物柴油部分理化指標表

2)將不同原料制備的生物柴油與0#柴油配制成一定比例的混合柴油,室溫貯存于玻璃容器中,放于室內,避光,每隔10d測定一次樣品的酸值、運動黏度、貯存安定性(沉渣)。

2 結果及討論

2.1 生物柴油貯存穩定性情況

2.1.1 貯存過程酸值的變化情況

酸值是反映油品腐蝕性能、判斷油品氧化變質的重要指標,從圖1可看出生物柴油在貯存過程中酸值的變化情況:0#柴油貯存80d后酸值基本上沒有變化,而生物柴油的酸值變化比較大,以地溝油為原料制備的生物柴油酸值變化最為明顯;各種生物柴油在貯存40d后,其酸值均超過0.8mgKOH/g,超出生物柴油的質量要求。原因是生物柴油中的不飽和脂肪酸甲酯含量比較高,生物柴油在存貯過程中,會慢慢吸收水分,給微生物提供了滋生的環境,在光、熱等作用下在會自發地進行氧化降解,生成低級脂肪酸,使酸值增大,這就是常說的油脂酸敗。地溝油是一種混合油脂,成分復雜,含有洗滌劑等,通常通過高溫煎炸、排于地溝,極容易滋生各種微生物,酸敗更為嚴重,其酸值變化最為明顯。

圖1 酸值變化情況圖

2.1.2 貯存過程黏度的變化情況

運動黏度是衡量油品流動性能的一個指標,從圖2可看出生物柴油在貯存過程中運動黏度的變化情況:0#柴油貯存80d后運動黏度基本上沒有變化,而生物柴油的運動黏度相對變化較大,貯存80d后運動黏度接近了標準的上限值。這可能是在貯存過程中,生物柴油產生了聚合反應,生成較大分子的物質,而且油脂中不飽和脂肪酸分子之間還會以氧橋的方式聚合而增加油脂的黏稠度,改變其流變性,使黏度增大[4]。

圖2 運動黏度變化情況圖

2.1.3 生物柴油貯存過程沉渣的變化情況

生物柴油貯存安定性就是測定油品中沉渣的生成情況,從圖3可看出生物柴油在貯存過程中沉渣的變化情況:0#柴油貯存80d后沉渣也基本上沒有變化,而生物柴油的沉渣相對變化較大,地溝油為原料制備的生物柴油,其沉渣量最大,貯存80d后達到8.5mg/100mL。沉渣的來源可能是:生物柴油在貯存過程中緩慢發生了聚合等作用,生成了大分子物質,在鹽類的作用下,絮凝成沉渣。從沉渣的變化量也反映出生物柴油的貯存穩定性比0#柴油差。

圖3 貯存過程中沉渣量變化情況圖

2.2 生物柴油與0#柴油以不同比例混合的穩定性

生物柴油的動力性與0#柴油相當,生物柴油的熱值略低于石化柴油。由于生物柴油的霧化性能較差,且對橡膠密封圈具有一定的溶脹性能,為了解決生物柴油的這些不足,生物柴油一般是與礦物柴油混合使用。從上面沒有混合的生物柴油貯存穩定性知道,在以不同原料制備的生物柴油中,以地溝油為原料制備的生物柴油穩定性最差。下面試驗了以地溝油為原料制備的生物柴油與0#柴油以不同比例混合的生物柴油調和燃料貯存穩定性情況。

圖4～6是以地溝油為原料制備的生物柴油與0#柴油按一定比例混合后貯存過程中酸值、運動黏度、沉渣的變化情況。從圖4～6可看出,隨著生物柴油混合比例的增加,酸值、運動黏度、沉渣量也是呈現上升趨勢,這種上升應該是生物柴油混合比例增大帶來的結果,而不是混合后發生了某些相互作用引起。當貯存期為80d時,50%生物柴油比例的混合柴油酸值、運動黏度和沉渣量分別為0.8mgKOH/g、5.0mm2/s和6.1mg/100mL,勉強能滿足我國對生物柴油調和燃料對酸值、運動黏度等的要求。

圖4 酸值變化情況圖

圖5 運動黏度變化情況圖

圖6 貯存過程中沉渣量的變化情況圖

3 結論

1)生物柴油的穩定性能略差于礦物柴油的穩定性能,在以不同原料制備的生物柴油中,以地溝油為原料制備的生物柴油,貯存穩定性最差。

2)在生物柴油調和燃料油中,生物柴油摻入比例越大,穩定性越差。生物柴油摻入量應控制在50%以內,貯存期不超過80d為宜。

[1]畢良武,趙振東,李冬梅,等.生物柴油穩定性及穩定劑研究進展[J].生物質化學工程,2006,40(6):43-47.

[2]閔恩澤,姚志龍.我國發展生物柴油產業的挑戰與對策[J].天然氣工業,2008,28(7):1-4.

[3]李浩南,羅金華,鐘耕,等.生物柴油貯藏穩定性研究進展[J].可再生能源,2006,129(5):46-49.

[4]吳慧娟,許世海,張文田.生物柴油氧化安定性能的研究[J].后勤工程學院學報,2007,23(3):38-40.

(修改回稿日期 2010-01-05 編輯 羅冬梅)

DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.02.035

Lin Peixi,associate professor,was born in1963.He holds an M.Sc.degree,being mainly engaged in teaching of analytic chemistry and research of analysis of petrochemical products.He has published more than20papers at public periodicals.

Add:No.193,Guandu’er Rd.,Maoming,Guangdong525000,P.R.China

Mobile:+86-13929723250 E-mail:lpx2923@163.com

A comparison study on the storage stability of biodiesel oil prepared with different raw materials

Lin Peixi,Jie Yongwen,Mo Guidi
(Department of Chemistry,Maoming College,Maoming,Guangdong525000,China)

NATUR.GAS IND.VOLUME30,ISSUE2,pp.130-132,2/25/2010.(ISSN1000-0976;In Chinese)

The stability is one of the major parameters for the quality assessment of biodiesel oil.However,there are neither standard inspection methods nor technical indexes for the storage stability of biodiesel oil at present in China.Therefore,in an experimental study,the biodiesel oil was first prepared with different raw materials such as hogwash,lard,palm,and peanut oils,and then stored in glass vessels at the indoors temperature after separation and refining process(with CaO as the catalyst,and reflux extraction for3hours at75℃).Thus,we studied the storage stability of the diesel0#(made by the Maoming Petrochemical Company)mixed with the prepared biodiesel in this experiment by different proportions,and determined the acid value,kinematic viscosity,and storage invariability of this mixed diesel after different time of storage.Results showed that a.the stability of biodiesel is lower than the diesel0#,and the prepared biodiesel with hogwash oil has the lowest stability among the prepared biodiesel with different raw materials; b.when the prepared biodiesel was mixed with the diesel0#,the larger the proportion of the prepared biodiesel,the lower the stability of the mixed fuel oil,especially that with the hogwash oil as raw materials.Hereby,it is suggested that the proportion of biodiesel should be no more than50%,and the storage time should be less than80days.

biodiesel,storage stability,mix diesel oil,diesel0#,acid value,kinematic viscosity,hogwash oil

book=130,ebook=158

10.3787/j.issn.1000-0976.2010.02.035

廣東省科技廳項目“地溝油清潔制備生物柴油工藝開發(編號:2006B13501006)”。

林培喜,1963年生,副教授,碩士;現從事分析化學的教學和石油產品的分析研究工作,已發表論文20多篇。地址: (525000)廣東省茂名市官渡二路193號大院茂名學院。電話:13929723250。E-mail:lpx2923@163.com