餐饮废油生物柴油中甘油和硫含量的同步优化

为提高餐饮废油生物柴油的品质,降低其甘油和硫含量,分析了离心、静置、水洗-旋蒸3种方法的脱甘油效果,以及氧化、吸附(活性炭作吸附剂)2种方法的脱硫效果,并对甘油和硫含量进行同步优化研究。结果表明:在3种脱甘油方法中,水洗-旋蒸的脱甘油效果最好;氧化脱硫在将硫化物脱除的同时会导致生物柴油的损失,并降低生物柴油的氧化稳定性,与静置和超声氧化脱硫相比,搅拌氧化脱硫的效果较好,脱硫率和生物柴油损失率分别为28.5%和2.0%;在活性炭用量为2%时,脱硫率较高,为23.8%;水洗-旋蒸可以有效地对生物柴油中甘油和硫同时脱除,脱除后的硫、甘油单酯、游离甘油、总甘油含量分别为9.31 mg/kg、0.182%、0.008%、0.054%,脱除率分别达到11.9%、64.3%、78.9%和68.4%,符合GB 25199—2017附录C中BD100生物柴油标准要求。因此,实际生产中可以采用水洗-旋蒸的方法对生物柴油中的甘油和硫进行同步脱除。

TEPA/TBHQ复配对生物柴油氧化安定-腐蚀性的影响

生物柴油作为一种绿色低碳液体燃料,由于其氧化安定性差,易腐蚀金属,限制了其大规模应用。本文以小桐子生物柴油为研究对象,复配了四乙烯五胺(TEPA)/叔丁基对苯二酚(TBHQ)高效抗氧化-缓蚀剂;采用Rancimat法、扫描电子显微镜等技术探究复配抗氧化-缓蚀剂对生物柴油氧化安定性与腐蚀性能的影响规律及机制。结果表明,添加0.1‰(质量分数)比例为4∶1的复配抗氧化-缓蚀剂时可使生物柴油诱导期从4.24h提升到7.83h。同时其也有很好的缓蚀性能,使生物柴油的铜片腐蚀等级从3a降到1a;铜片表面碳元素质量分数从10.5%降为8.5%,氧元素质量分数由10%降为0。TEPA螯合铜离子,TBHQ中断生物柴油链式反应,TEPA能提供H自由基还原再生作用后的TBHQ,两者复配有良好的协同作用,可改善生物柴油氧化安定性与腐蚀性能。可为生物柴油大规模应用提供理论支撑。

TEPA与降凝剂复配对生物柴油离子含量的影响

为对生物柴油的规模化应用提供参考,以小桐子生物柴油为研究对象,利用离子色谱系统研究了5种降凝剂(平安者、秒速、易威、凡响、海龙)、抗氧化剂四乙烯五胺(TEPA)及其复配物对生物柴油离子含量的影响,并测定了加入不同添加剂生物柴油的凝点及氧化安定性。结果表明:TEPA与降凝剂复配在一定程度上降低了生物柴油的凝点,延长了生物柴油的氧化诱导期,其中抗氧化效果最好的是TEPA与易威复配;5种降凝剂添加量为0.4%时,油样中不同种类的离子含量变化趋势不同,有机酸离子含量变化较小,无机阴离子和阳离子含量降低,其中NO^(-)_(3)、Cl^(-)、Br^(-)、PO_(4)^(3-)、NH^(+)_(4)、Mg^(2+)、Ca^(2+)含量明显降低,5种降凝剂均使NO3-含量降至0,降凝剂易威导致PO_(4)^(3-)含量降幅最大,降低4.25 mg/kg;TEPA添加量为0.05%时及TEPA与降凝剂复配使有机酸含量增加,Cl-、NO^(-)_(3)、PO_(4)^(3-)、Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)含量降低,其中TEPA与秒速的复配使Mg^(2+)含量降幅最大,降低0.87 mg/kg,使Ca^(2+)、Na^(+)、K^(+)、NO^(-)_(3)含量降低100%。综上,TEPA与降凝剂复配降低了生物柴油的阴离子含量和碱及碱土金属离子含量,同时也降低了生物柴油的凝点,提升了生物柴油的氧化安定性。

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。

生物柴油氧化稳定性的研究进展

生物柴油是由脂肪酸甲酯组成的,脂肪酸甲酯中的碳碳双键极易发生氧化反应,这不仅影响生物柴油的质量,而且还会带来车辆引擎腐蚀、油路阻塞和引擎功率不稳定等问题。考察生物柴油的氧化稳定性,对客观评价生物柴油品质,选择生物柴油抗氧化剂具有指导作用。在查阅文献的基础上,对国内外生物柴油氧化稳定性测定方法及原理、生物柴油抗氧化剂研究及应用现状进行了简述,以期引起我国对生物柴油抗氧化技术研究的重视,促进我国生物柴油品质的提高。

基于料层最高温度控制的铁矿烧结燃料合理分布

利用所建立的铁矿石烧结过程传热数学模型,对某钢铁企业烧结机的常规烧结过程进行模拟计算,得到不同深度的料层最高温度分布,并通过烟气温度计算值与测试值的对比验证模型的可靠性。通过对料层本身所含热量和可利用热量的计算并结合料层最高温度合理取值,得到以0.04 m厚度为单元的各料层燃料含量合理取值,并以此为基础提出燃料合理分布的优化方案。与常规方案、基于平均分层的标准方案在料层最高温度稳定性、最高温度所在区域、冷却速度以及燃料含量的对比结果验证了优化方案的合理性和节能性。

生物柴油低温流动性能的改进研究

以地沟油和橡胶籽油为原料,制备相应生物柴油,测定其物化性能指标,地沟油生物柴油与橡胶籽油生物柴油的凝点与冷滤点分别是3℃、-1℃和6℃、2℃,40℃时运动粘度分别为5.78 mm2/s和5.0 mm2/s,其低温流动性能较差,严重影响了生物柴油使用和发展.考察了降凝剂I和降凝剂II对地沟油生物柴油与橡胶籽油生物柴油的低温流动性能,采用与低温流动特性较好的0#柴油调合混配可改进生物柴油低温流动特性,使生物柴油的凝点、冷滤点和运动粘度都能很好地得到改进.添加带有支链的油酸异丙酯可以很好地改进生物柴油的低温性能,但会使生物柴油运动粘度升高,选取适当的调合比例可以很好地改进生物柴油的低温流动性能.

10种抗氧化剂对小桐子生物柴油氧化稳定性的影响

研究了常见7种生物柴油的氧化稳定性,分析了10种抗氧化剂对小桐子生物柴油氧化稳定性的影响。结果表明:只有棕榈油生物柴油的氧化稳定性能达到生物柴油国家标准;天然抗氧化剂VC、VE的抗氧化效果较差,且其添加量对小桐子生物柴油氧化稳定性影响也较小;GAM(没食子酸)抗氧化效果好,但油溶性能较差;TBHQ在添加量较高时对小桐子生物柴油氧化稳定性影响较大,AP(L-抗坏血酸棕榈酸酯)和TBHQ对精制和粗制小桐子生物柴油的抗氧化效果差别较大;MT(没食子酸甲酯)、PG(没食子酸丙酯)、OG(没食子酸辛酯)、BHA和BHT 5种抗氧化剂的抗氧化效果较好,且在添加量较低时对小桐子生物柴油氧化稳定性的影响较大,是较为理想的抗氧化剂。

小桐子油脂肪酸在超临界甲醇中酯化反应动力学的研究

以小桐子油完全水解制取的脂肪酸为原料,对亚临界-超临界两步法制备生物柴油的第二步脂肪酸在超临界甲醇中酯化反应的影响因素进行了研究。试验结果表明:在脂肪酸与甲醇体积比为1:2,反应温度290℃,反应时间20min时,小桐子油脂肪酸酯化反应较为合适,转化率为98.49%。由试验数据采用数学规划求解进行动力学分析,得到小桐子油脂肪酸在超临界甲醇中酯化反应的平均反应级数为1.4467,活化能为66.79kJ/mol,动力学模型为-(dc_A)/(dt))=5.65×10~5e^(-(66.79)/(RT))c_A^(1.4467)。

生物柴油原料油的理化性能指标分析

对17种生物柴油原料油分别进行密度、运动黏度、硫含量、酸值和氧化稳定性等性能指标的分析测定.结果表明：密度相差不大,其密度（20℃）在0.89～0.93 g/cm3之间,且随温度升高而降低;运动黏度均超过30 mm2/s,地沟油的最大,达到62.64mm2/s;硫含量均相对较低,芝麻油的硫含量最高,达到201.48 mg/L;酸值（KOH）相差较大,大豆油的最低,为1.31 mg/g,地沟油的最大,达到164.47 mg/g,经过720 d的存放,小桐子油和橡胶籽油的酸值是原来的5.58倍和5.53倍;蓖麻籽油的氧化稳定性最好,诱导期时间达到39.10 h,地沟油的最差,诱导期时间为1.07 h,在两年的存放时间内,小桐子油诱导期时间从15.90 h降为5.24 h.

地沟油生物柴油氧化稳定性能的改进研究

以地沟油生物柴油为原料,研究了BHA、BHT、TBHQ、D-TBHQ、PG和OG等六种抗氧化剂、添加量及两两复配、测试温度、0#轻柴油添加量对其氧化稳定性能的影响.研究结果表明,六种抗氧化剂在其添加量为1 000 ppm对地沟油生物柴油氧化稳定性能均有一定提升,其中PG抗氧化效果最好,诱导期时间为10.32 h;在添加量较低时,BHA、BHT、PG与OG的抗氧化效果较好;而在添加量较高时,TBHQ与D-TBHQ的抗氧化效果较好.六种抗氧化剂对地沟油生物柴油的抗氧化效果顺序为PG>BHA>BHT>OG>D-TBHQ>TBHQ.PG与其他抗氧化剂复配后的抗氧化效果较好,而TBHQ与其他抗氧化剂复配后使其自身抗氧化效果降低.测试温度、0#轻柴油添加量对地沟油生物柴油的氧化稳定性能影响很大,随测试温度的升高,诱导期时间明显降低,降幅很大,而随着0#柴油添加量的增大,诱导期时间增大,尤其添加量较大时,诱导期时间增幅很大.

热量传递与人生启示传热学课程思政设计:

课程思政是高校人才培养的核心环节。为了实现“课程门门有思政”的目标,从传热学课程培养方案、课程目标及内容着手,围绕专业特色挖掘思政元素并结合专业知识进行授课。在课堂教学过程中,运用案例教学、情景游戏设计及视频教学等多种手段,将具有思想性、先进性,体现正能量的专业知识呈现给学生,以达成言传身教之目的,实现教书育人之根本,共建专业学习与课程思政协同育人体系。

生物质燃油燃烧特性分析

以小桐子油、小桐子生物柴油、地沟油、地沟油生物柴油、0#柴油作为研究对象,对这5种燃油的黏温特性进行了探究分析,同时在自行搭建的雾化燃烧试验平台研究燃油在炉内燃烧火焰体积、长度及火焰温度变化规律,试验结果表明燃烧温度越高,生物质燃油和0#柴油的运动黏度均减小,地沟油减少幅度最大为81.75%;试验条件相同情况下,0#柴油的火焰长度最大为288.209 mm,地沟油火焰长度的最小为207.814 mm,5种燃油燃烧温度在轴线方向先上升后下降,在径向方向波动较大;在不同工况下,随过量空气系数α或雾化压力p的增大,生物质燃油和0#柴油燃烧火焰体积及火焰长度均呈下降趋势;燃油火焰平均温度的变化趋势随过量空气系数α增大先增大后减小,随氧体积分数的增大一直上升,小桐子油增幅最大为25.90%.

油酸异丙酯的催化制备与动力学分析及其低温流动性

在自行设计的反应装置中,研究以对甲苯磺酸为催化剂制备油酸异丙酯的最佳反应条件:反应温度为80℃、反应时间为4 h、催化剂用量为3%、醇酸体积比为2∶1;对甲苯磺酸循环使用7次,活性很稳定。并对此酯化反应进行动力学分析,得出表观反应级数为1级,活化能Ea=24.0 k J/mol,频率因子A=611.1,反应动力学模型为-d CA/dt=611.1e -24000/RT CA。最后对油酸异丙酯及其与小桐子生物柴油混合物的低温流动性能进行研究,油酸异丙酯的凝点温度为-25.0℃、冷滤点温度为-14.5℃,运动粘度为6.18 mm2/s,采用与小桐子生物柴油调和的方法可以很好地改善生物柴油的低温性能和油酸异丙酯的流动性能。

小桐子油在亚临界水中水解反应的试验研究

以小桐子油为原料,对油脂在亚临界水-超临界甲醇两步法制备生物柴油的第一步水解反应中水解的影响因素和反应动力学进行了研究。试验结果表明,在小桐子油与水体积比为1:3,反应温度290℃,反应时间40min时,小桐子油水解反应最为合适,转化率为98.9%。对此水解反应进行了动力学分析,得到小桐子油在亚临界水中水解反应的平均反应级数为0.78,活化能为55.34kJ/mol,动力学模型为-(dc_A/dt)=7254.96e^(-55.34/RT)c_A^(0.78)。

超临界甲醇中木质素催化液化研究

以Cu/Zn/Al氧化物为催化剂,利用间歇式高温高压反应釜,超临界甲醇为液化介质,进行木质素液化研究。分别考察液化温度、液化时间、料液比(木质素质量与甲醇体积之比)和催化剂添加量对木质素转化率的影响。试验结果表明,木质素高效液化条件为:液化温度340℃,液化时间3 h,料液20∶1(mg/m L),催化剂添加量为木质素质量37.5%,转化率达到94.26%。通过FT-IR、GC-MS对木质素液化产物组分检测分析表明,其组分复杂,主要成分为醚类、酯类、酚类、醇类。

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。

生物质液体燃料雾化蒸发燃烧实验平台的搭建及应用

为了推进课堂实践教学、提高学生动手能力、深化学生环保可持续性概念,在教学实践过程中设计了生物质液体燃料雾化蒸发燃烧实验平台,本实验平台解决了生物质液体燃料雾化效果不佳、燃烧效率差、热效率低等问题,既可让教师教学研究生物质液体燃料火焰燃烧特性以及排放特性,让学生体验和学习到真实的科研方法,同时又可作为工业燃烧使用,在高等学校实验室以及工业生产中具有较高推广价值。

碱性离子液体[Bmim]OH催化菜籽油制备生物柴油

研究合成了具有碱性功能的离子液体[Bmim]OH,并用其催化菜籽油酯交换反应制备生物柴油,考察了醇油摩尔比、反应温度、反应时间和离子液体用量对酯交换反应的影响及离子液体的稳定性。结果表明:在n(甲醇)∶n(菜籽油)=16∶1,反应温度150℃,反应时间4 h和离子液体用量为菜籽油质量6%的条件下,生物柴油收率可达96.2%,并且该离子液体的稳定性良好,循环使用5次催化性能没有明显降低。

小桐子及其油脂的理化特性分析

以产于云南省的小桐子为原料,测定了小桐子种子的含仁率、含水率和含油率,并测定了小桐子油的皂化值、酸值、碘值、脂肪酸组成及氧化稳定性等。结果表明:小桐子种子每粒平均质量为0.537 9 g,仁壳比值为1.685,含仁率为62.74%,种子含水率为6.21%,种子含油率为35.01%,种仁含油率为55.80%,种仁含水率为4.18%;小桐子油的皂化值(KOH)为193.8 mg/g,碘值(I)为95.3 g/100 g,酸值(KOH)为13.15 mg/g,小桐子油脂肪酸组成主要是亚油酸和油酸,两者相对含量高达83.1%;小桐子油氧化稳定性的诱导期为10.33 h。