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生物柴油75%的成本是原料成本,地沟油以其来源广泛,价格便宜成为研究制取生物柴油原料的一个重点。
本文采用地沟油为原料,分别对用NaOH催化甲醇、浓H2SO4催化甲醇和浓H2SO4催化乙醇的酯化—酯交换反应进行正交试验。最佳工艺条件:浓H2SO4催化甲醇——温度为60℃,油醇摩尔比为1:40,浓H2SO4质量分数为7%,反应时间为6h;浓H2SO4催化乙醇——温度为70℃,油醇摩尔比为1:30,浓H2SO4质量分数为5%,反应时间为6h。NaOH催化甲醇平均产率为70%;浓H2SO4催化甲醇和乙醇平均产率分别为83%和81%。生物柴油的动力粘度:NaOH催化甲醇——7.1g/cm·s,浓H2SO4催化甲醇——6.4g/cm·s,浓H2SO4催化乙醇——6.6g/cm·s。结果表明:以地沟油为原料制取生物柴油可获得利润,而采用浓H2SO4催化甲醇更适合从地沟油中制取生物柴油。
在S195柴油机上做了生物柴油——柴油的台架试验,结果表明:在相同工况下,纯生物柴油比纯柴油的燃油消耗率高9%~18%,其经济性低于柴油。在全负荷时,B10和B20(柴油中掺烧质量分数10%和20%的生物柴油)比纯柴油的燃油消耗率低了2.2%和高了3%,其经济性与柴油相当。在额定功率下,纯生物柴油的烟度比纯柴油的烟度下降了54.2%,而B10和B20比纯柴油的烟度分别下降了30.56%和48.61%,排放的烟度大大降低。
对生命周期的净能量进行分析,生物柴油生产系统能量输出与化石能输入相比具有能量盈余,NaOH作催化剂为20.79MJ·kg-1,浓H2SO4为24.71MJ·kg-1。这说明了由地沟油制生物柴油的可再生性。浓H2SO4作催化剂效果更加明显。行驶同样的距离,B10和B20可比普通柴油节约0.28%和1.36%的化石能源。