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由动植物油脂与短链醇制备的生物柴油,具有低硫、无污染、可生物降解、可再生性等特点,备受国内外研究者的关注。但生物柴油容易受外界环境的影响发生变质,由此引发高腐蚀性和燃烧特性降低等问题,从而影响柴油机的正常工作。本学位论文采用强碱均相催化法,对菜籽油制备甲酯生物柴油的工艺条件进行了探讨与优化,对甲酯生物柴油的腐蚀特性及其抗腐蚀性能进行了研究,以期为生物柴油的运输、储存和使用打下基础。
1.生物柴油的不同制备工艺条件可能导致其转化率和理化性能的迥异,应首先对甲酯生物柴油最佳制备工艺进行摸索。采用单因素实验和正交实验,对生物柴油的制备工艺条件进行了优化。结果表明:制备甲酯生物柴油的工艺条件影响程度依次为:醇油摩尔比>催化剂用量>反应温度>反应时间。最佳醇油摩尔比为12:1；催化剂用量(NaOH)为1.0wt％；反应温度为60℃；反应时间为85rain.
2.根据国家标准GB／T5096和美国标准ASTM G32-72的有关发动机燃油腐蚀实验的规范要求,探讨了甲酯生物柴油在43℃时对紫铜、碳钢、铝和不锈钢的腐蚀特性。采用光学显微镜、SEM／EDS等分析手段对腐蚀前后的表面形态、金属表面元素与成分的变化进行了分析与对比。同时,对腐蚀后的油品理化性能也进行了检测。结果表明:生物柴油对紫铜和碳钢腐蚀性较大,对铝和不锈钢腐蚀性较小,其腐蚀率分别为:0.02334、0.01819、0.00324和0.00087mm／year,另外,紫铜对生物柴油的理化性能影响最大,腐蚀后生物柴油的酸值增大约16.5倍,过氧化值增大约14.6倍,运动粘度增加率为18.8％；其它金属对生物柴油均有类似的影响,但影响较小。
3.运用光学显微镜和XPS等分析手段探讨了甲酯生物柴油对金属的腐蚀机理。结果表明:甲酯生物柴油容易受高温、金属、水分和微生物等外界因素的影响而发生氧化变质,游离出大量的脂肪酸,从而导致金属腐蚀的发生。生物柴油对不同金属的腐蚀机理大致相同,主要是化学腐蚀起作用。
4.通过添加抗氧剂的方法,对控制甲酯生物柴油的铜片腐蚀进行了探索。结果表明:抗氧剂2,6-二叔丁基对甲酚(BHT)及N-苯基-2-萘胺(NPNA)(添加质量分数均为0.07％1对控制生物柴油的铜片腐蚀均起到了一定的效果,同时生物柴油理化性能的变化也相对较小,有效地控制了生物柴油对铜片的腐蚀。