摘要：穩(wěn)定性是生物柴油的重要質(zhì)量參數(shù)之一，我國目前還未制訂生物柴油貯藏穩(wěn)定性的檢測標(biāo)準(zhǔn)方法和技術(shù)指標(biāo)。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(wěn)定性情況，分別測定了混合柴油在貯存不同時間的酸值、運(yùn)動黏度和貯存安定性。結(jié)果表明：①生物柴油的穩(wěn)定性能略差于礦物柴油的穩(wěn)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(wěn)定性最差；②在不同比例的生物柴油調(diào)合燃料油中，隨著生物柴油混合比例的增大，其穩(wěn)定性也相應(yīng)下降；以地溝油為原料制備的生物柴油的混合油，穩(wěn)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。

關(guān)鍵詞：生物柴油；穩(wěn)定性；混合柴油0^#號柴油；酸值；運(yùn)動黏度；貯存安定性；地溝油

    生物柴油是被有識之士公認(rèn)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(wěn)定性關(guān)系到其對發(fā)動機(jī)、油路材料的腐蝕和堵塞，影響發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性等問題。在我國，由于生物柴油的應(yīng)用起步較晚，對其穩(wěn)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(wěn)定性的檢測標(biāo)準(zhǔn)方法和技術(shù)指標(biāo)^[3]，只能借助于生物柴油的部分指標(biāo)，研究生物柴油貯藏穩(wěn)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(yùn)動黏度和貯存安定性等指標(biāo)的變化，考察生物柴油的穩(wěn)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。

    0^#柴油(茂名石化公司生產(chǎn))；生物柴油(自制)。

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

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(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

1.3.2 生物柴油穩(wěn)定性指標(biāo)的測定

密度的測定參照GB/T 1884；運(yùn)動黏度參照(40℃)GB/T 265—88；餾程的測定參照GB/T 255—88；硫含量測定參照GB/T 380；酸值測定參照GB 258；沉渣測定參考SH/0238—92，生物柴油部分理化指標(biāo)測定結(jié)果見表1。

1.3.3 生物柴油穩(wěn)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(nèi)，避光，每隔1Od測定一次樣品的酸值、運(yùn)動黏度、貯存安定性(沉渣)。

    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(nèi)，避光，每隔10d測定一次樣品的酸值、運(yùn)動黏度、貯存安定性(沉渣)。

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(zhì)的重要指標(biāo)，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(zhì)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(huán)境，在光、熱等作用下在會自發(fā)地進(jìn)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(fù)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(yán)重，其酸值變化最為明顯。

 

2.1.2 貯存過程黏度的變化情況

    運(yùn)動黏度是衡量油品流動性能的一個指標(biāo)，從圖2可看出生物柴油在貯存過程中運(yùn)動黏度的變化情況：0^#柴油貯存80d后運(yùn)動黏度基本上沒有變化，而生物柴油的運(yùn)動黏度相對變化較大，貯存80d后運(yùn)動黏度接近了標(biāo)準(zhǔn)的上限值。這可能是在貯存過程中，生物柴油產(chǎn)生了聚合反應(yīng)，生成較大分子的物質(zhì)，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]。

 

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(dá)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(fā)生了聚合等作用，生成了大分子物質(zhì)，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(wěn)定性比0^#柴油差。

 

    生物柴油的動力性與0^#柴油相當(dāng)，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(wěn)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(wěn)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(diào)和燃料貯存穩(wěn)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(yùn)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(yùn)動黏度、沉渣量也是呈現(xiàn)上升趨勢，這種上升應(yīng)該是生物柴油混合比例增大帶來的結(jié)果，而不是混合后發(fā)生了某些相互作用引起。當(dāng)貯存期為80d時，50%生物柴油比例的混合柴油酸值、運(yùn)動黏度和沉渣量分別為0.8mgKOH/g、5.0mm²/s和6.1mg/100mL，勉強(qiáng)能滿足我國對生物柴油調(diào)和燃料對酸值、運(yùn)動黏度等的要求。

    1) 生物柴油的穩(wěn)定性能略差于礦物柴油的穩(wěn)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(wěn)定性最差。

    2) 在生物柴油調(diào)和燃料油中，生物柴油摻入比例越大，穩(wěn)定性越差。生物柴油摻入量應(yīng)控制在50%以內(nèi)，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(wěn)定性及穩(wěn)定劑研究進(jìn)展[J].生物質(zhì)化學(xué)工程，2006，40(6)：43-47.

[2] 閔恩澤，姚志龍.我國發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)的挑戰(zhàn)與對策[J].天然氣工業(yè)，2008，28(7)：1-4.

[3] 李浩南，羅金華，鐘耕，等.生物柴油貯藏穩(wěn)定性研究進(jìn)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(xué)院學(xué)報，2007，23(3)：38-40.

 

(本文作者：林培喜 揭永文 莫桂娣 茂名學(xué)院化學(xué)學(xué)院)