低温下生物柴油的触变特性研究

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1、第33卷第8期可再生能源Vol.33No.82015年8月RenewableEnergyResourcesAug.2015低温下生物柴油的触变特性研究陈五花，王业飞，丁名臣，史胜龙（中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛266580）摘要：触变性是一种重要的流变学性质，这种性质的研究对于生物柴油的输送及安全性有着重要的意义。低温下利用应力控制流变仪分析了剪切速率和剪切时间对不同原料制备的生物柴油粘度的影响，结果表明，低温下生物柴油的粘度不仅与剪切速率有关，且随剪切时间的延长而降低，表现出明显的触变性。以此为基础研究了各种历史条件下生物柴油的初次裂降规律，同时分析了三参数和四参数触变

2、模型对地沟油生物柴油不同温度、不同剪切速率下初次裂降曲线的拟合效果，结果表明，四参数双曲模型的拟合效果最理想。对四参数双曲模型中的参数与温度、剪切速率的关系进行进一步分析，并对最大剪切应力、平衡剪切应力与剪切速率的关系进行了曲线拟合，结果表明，两者与剪切速率呈直线关系。关键词：生物柴油；触变性；温度；剪切速率中图分类号：TK6文献标志码：A文章编号：1671-5292（2015）08-1263-06DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2015.08.0240引言体的粘度不仅是剪切应力的函数，而且与其流动生物柴油是一种绿色可再生能源，一般由动历史有关，随流体流动

3、时间的延长，其粘度通常降植物油脂与短链醇通过酯交换反应生成。生物柴低。因此，本文首先利用应力控制流变仪分析了当油和石化柴油相比具有优良的性能，但是目前并温度低于凝点时剪切速率和剪切时间对于不同原没有得到广泛的应用，其中一个原因是其低温流料制备的生物柴油粘度的影响，同时利用文献中[9]，[10][11]，[12]动性差。目前生物柴油低温流动性的研究主要集出现的三参数、四参数触变模型对生物柴中在生物柴油的组成对其浊点、冷滤点和凝点的油的触变性进行描述，最后利用四参数双曲模型[1]~[3][4]~[6]影响及低温流动性的改进等方面。对不同温度、不同剪切速率下地沟油生物柴油的生物柴油和含蜡原油

4、的凝固过程一样，即低初次裂降曲线进行描述，得到了模型参数和温度、温下晶体析出并且将低熔点的液态油吸附于其剪切速率的关系。中，形成一定浓度的分散悬浮体系，温度降低至凝1实验部分[5]点时形成网络结构，体系失去流动性。含蜡原油1.1实验原料及仪器在凝点附近的流变性极其复杂，表现出明显的触花生油生物柴油（PNME）为实验室采用碱催变性，且含蜡原油的触变性受热历史和剪切历史化法自制，地沟油生物柴油（WME）由青岛福瑞斯的影响，不同历史条件下的含蜡原油具有不同的生物能源科技开发有限公司提供。利用国标GB/[7]触变特性。含蜡原油触变性的研究还包括对触T510-83“石油产品凝点测定法”,对所用生

5、物柴变性进行描述，基于不同的研究方法，目前有许多油进行了凝点测试，测得花生油和地沟油生物柴触变模式，如建立在τ-γ-t曲线基础上的直接数油的凝点分别为4.5℃和6℃。所有生物柴油在使据回归模式、以等结构概念为基础的间接结构模用前均放在水浴锅中加热至30℃（大于浊点15式，还有一些参数非常多的复杂模型。针对初始裂℃），并恒温1h，以消除生物柴油的热历史，冷却降曲线，间接结构模式无法确定初始结构参数，复至室温后备用。杂模型的计算精度相对较高，但是难以准确确定PhysicaMCR302型应力控制流变仪（平行板多个参数，因此应用较广的是直接数据回归模式。测量系统，平板直径为50mm，板间隙为1

6、mm）。[8]VanNostrand科学百科全书指出触变性流1.2小振幅振荡剪切实验收稿日期：2015-01-07。基金项目：国家自然科学基金（51206188）；山东省优秀中青年科学家科研奖励基金（BS2013SW032）；长江学者和创新团队发展计划（IRT1294）。作者简介：陈五花（1981-），女，河南新乡人，博士，讲师，主要从事生物柴油与油田化学方面研究。E-mail：cwh8157@163.com·1263·可再生能源2015，33（8）利用流变仪在小振幅振荡剪切模式下对生物35柴油的触变特性进行研究，整个实验装置由空气30压缩机、恒温水浴、流变仪和电脑组成。实验步骤10s

7、-2550s-如下：100s-s·a20200s-（1）打开空气压缩机，待输出压力上升到4~6/P500s-度15粘bar时，打开空气阀；10（2）打开水浴并设置温度为25℃；5（3）打开电脑、流变仪主机电源，待流变仪自检结束，确认主机处于OK状态（做实验前，将主00200400600800100012001400机预测30min）；时间/s（4）在圆筒中加入生物柴油，并将其加热到（a）地沟油生物柴油不同剪切速率下的粘度衰减曲线25℃，恒温10