CN101412920A - 一种低nox排放生物柴油的改性方法 - Google Patents
一种低nox排放生物柴油的改性方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及生物柴油的改性方法，特指一种低NOX排放生物柴油的改性工艺，主要用于降低生物柴油发动机NOX的排放。本发明的实现过程是：在制备生物柴油的酯交换后期，将生物柴油与双氧水进行过氧化反应，双氧水的添加量为生物柴油质量的0.8wt％～1.2wt％，反应温度控制在60～70℃，反应持续时间为20～30min，反应完成后继续加热至110～120℃，使反应后的物质在该温度下保持20～30min，将反应后的生物柴油进行干燥处理，最后得到碘值能够降低10～20，十六烷值能提高1～5，不饱和组分含量可降低5％～8％的生物柴油。其针对生物柴油中存在不饱和组分的特点，对生物柴油进行改性，降低生物柴油发动机的NOX排放，促进生物柴油在柴油机，特别是车用柴油机上的推广和应用。
Description
技术领域
本发明涉及生物柴油的改性方法，特指一种低NOX排放生物柴油的改性方法，主要用于降低生物柴油发动机NOX的排放。
背景技术
生物柴油具有能量密度高、润滑性好、储运安全、抗暴性好、燃烧充分等优良的使用性能和可再生性、环境友好性及良好的替代性能，是最具发展潜力的大宗生物基液体燃料。使用生物柴油不仅可以对大气环境质量进行有效的控制，而且对于改进能源结构，缓解能源危机，促进农产品的深加工和综合利用有着深远的意义。
大量研究发现，柴油机燃用生物柴油及其与柴油的混合燃料，CO、HC、PM的排放量均较燃用石化柴油有不同程度的降低，但NOX有不同程度的升高。其原因有以下几个方面：
(1)生物柴油的主要成分为脂肪酸甲酯或者乙酯，分子中含有约10％的氧，为NOX的生成提供了“富氧”条件；
(2)“富氧”提高了生物柴油的燃烧速率，导致燃烧温度较高，为NOX的生成提供了“高温”条件；
(3)生物柴油的组分中含有油酸甲酯、亚油酸甲酯等不饱和脂肪酸，其分子结构中含有若干个不饱和双键，且双键的位置偏向碳链的中间，导致燃料的十六烷值较低，使NOX排放偏高。
燃料中不饱和双键的数量和位置对十六烷值有很大的影响。双健数量少，则十六烷值高，这是由于C＝C双键的键能为615kJ/mol，C-C键的键能为347.8kJ/mol，C-H键的键能为414.8kJ/mol，键能高的双键在燃烧过程中不易断裂，使燃料的着火性能降低。燃料的双键位置偏向中间，易断裂生成环己烷，环己烷的不对称反应易生成苯环，使燃料的十六烷值降低。
双键中的π键，是成键原子的未杂化p轨道，通过平行、侧面重叠而形成的共价键，π键不如σ键稳定，易受到强氧化剂的破坏。通过与强氧化剂发生过氧化反应，不饱和组分增加了电子，在酸性条件下其分子中的双键断裂与双氧水中的羟基链接起来。过氧化反应时间越长，温度越高，双键破坏的越多。
现有的过氧化相关专利有：专利申请号：200610012870.6“一种生物柴油改性的方法”，专利申请号：200710091762.7“提高生物柴油的氧化稳定性的方法”，申请号98811315.5“生物柴油和生物燃料油的添加剂”，申请号200810105647.5“一种用于生产生物柴油的加氢脱氧催化剂”，其解决了提高生物柴油的氧化安定性、改变生物柴油的组分分子结构中氢元素的含量等问题，但没有涉及如何减少生物柴油燃烧产生的NOX排放。
发明内容
本发明的目的是提供一种低NOX排放生物柴油的改性工艺。
本发明的实现，是通过在生物柴油制备的后期，将具有强氧化性的双氧水，与生物柴油进行反应，使两种物质发生过氧化反应，破坏不饱和脂肪酸中的双键，使其变成饱和的脂肪酸，从而减少不饱和脂肪酸的比重，降低其碘值，提高其十六烷值，达到降低NOX排放的目的。
本发明的实现过程是：在制备生物柴油的酯交换后期，将生物柴油与双氧水进行过氧化反应，双氧水的添加量为生物柴油质量的0.8wt％～1.2wt％，反应温度控制在60～70℃，反应持续时间为20～30min，反应完成后继续加热至110～120℃，使反应后的物质在该温度下保持20～30min，将反应后的生物柴油进行干燥处理，最后得到碘值能够降低10～20，十六烷值能提高1～5，不饱和组分含量可降低5％～8％的生物柴油。
本发明的优点是针对生物柴油中存在不饱和组分的特点，对生物柴油进行改性，降低生物柴油发动机的NOX排放，促进生物柴油在柴油机，特别是车用柴油机上的推广和应用。
具体实施方式
本发明的具体实施方式是：在制备生物柴油的酯交换反应后期，取上层溶液，通过蒸馏、中和、洗涤、干燥、过滤等程序后，称取三份一定量的生物柴油放入恒温水浴加热搅拌器，再将0.8wt％、1wt％、1.2wt％样品油H2O2加入到搅拌器中，反应温度设定为60～70℃，搅拌20～30分钟。反应完成后，继续加热到110～120℃，保持该温度20～30分钟。将反应后的生物柴油进行干燥处理，将反应后的样品、未参加反应的生物柴油通过色谱质谱联用仪对其主要组分进行测定，发现生物柴油中双键组分的含量为56.3％，经过过氧化反应后，0.8wt％、1wt％、1.2wt％样品中含双键组分的含量分别为51.4％、48.3％、49.2％，据此来筛选出较为合适的H2O2添加比例为1wt％。
Claims (2)
1.一种低NOX排放生物柴油的改性工艺，其特征是在制备生物柴油的酯交换后期，将生物柴油与双氧水进行过氧化反应，双氧水的添加量为生物柴油质量的0.8wt％～1.2wt％，反应温度控制在60～70℃，反应持续时间为20～30min，反应完成后继续加热至110～120℃，使反应后的物质在该温度下保持20～30min，将反应后的生物柴油进行干燥处理；最后得到改性后的生物柴油。
2.根据权利要求1所述的一种低NOX排放生物柴油的改性工艺，其特征是所述的双氧水的添加量为生物柴油质量的1wt％。
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| CNA2008102354452A CN101412920A (zh) | 2008-12-02 | 2008-12-02 | 一种低nox排放生物柴油的改性方法 |
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| CN101412920A true CN101412920A (zh) | 2009-04-22 |
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| CNA2008102354452A Pending CN101412920A (zh) | 2008-12-02 | 2008-12-02 | 一种低nox排放生物柴油的改性方法 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN101412920A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106381230A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-02-08 | 防城港市中能生物能源投资有限公司 | 一种低nox排放生物柴油的改性方法 |
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2008
- 2008-12-02 CN CNA2008102354452A patent/CN101412920A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106381230A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-02-08 | 防城港市中能生物能源投资有限公司 | 一种低nox排放生物柴油的改性方法 |
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