油脂化工大豆油和棕榈油制备生物润滑油基础油三羟甲基丙烷脂肪酸酯的理化性质分析(1.暨南大学食品科学与工程系,广东油脂生物炼制工程技术研究中心,暨南大学-萨斯喀切温大学“油料生物炼制与营养”联合。
大豆油FAME和棕榈油FAME的理化性质项目大豆油FAME棕榈油FAME标准检测方法水分含游离甘油总含量/%矣氧化稳定性/h凝点/C倾点/C生物柴油中甘油含量的高低取决于酯交换的工艺过程。甘油酯的高黏度是生物柴油在启动和持久性上产生问题的主要原因,甘油酯特别是甘油三酯会在喷嘴、活塞和阀门上产生沉积。许多国家的生物柴油标准均要求游离甘油小于0.02%,总甘油小于0.25%08.生物柴油的酸值对发动机使用寿命有影响,酸值较高的生物柴油使其发动机内积炭增加,使喷嘴堵塞,活塞磨损,影响雾化和燃烧性能;酸值高还会引起乳化现象。酸值是衡量油品腐蚀性和使用性能的重要依据。凝点和倾点是衡量生物柴油低温流动性的重要参数6.生物柴油的低温流动性不仅关系到发动机燃料供给系统在低温下能否正常供油,而且关系到生物柴油在低温下的储存、运输、装卸等方面应用。从表1可以看出,棕榈油FAME的低温性质并不理想,而大豆油FAME的低温性质较好。FAME的低温性质与其饱和脂肪酸的含量有关,饱和脂肪酸含量越高,凝点和倾点越高。棕榈油中的饱和脂肪酸含量高,占45%左右,导致棕榈油FAME的凝点和倾点较高13.FAME中水分含量会影响下步TMP和FAME的酯交换反应,因此ASTMD2709标准中规定水分含量应小于500mg/kg. 2.2TMPFAE的理化性质分别对大豆油TMPFAE1,TMPFAE2和棕榈油TMPFAE进行理化性质测定。结果如表2所示。
表2大豆油TMPFAE1、TMPFAE2和棕榈油TMPFAE的理化性质项目大豆油TMPFAE1大豆油TMPFAE2棕榈油TMPFAE检测方法水分含氧化稳定性/h凝点/C倾点/C从表2可以看出,TMPFAE在40°C条件下运动黏度和动力黏度随着FAME与TMP比例降低而增大,这是由于生成物中残留的FAME减少而黏度增大。棕榈油TMPFAE黏度比大豆油TMPFAE黏度大,这是由于TMPFAE黏度与碳链长度及饱和度有关。随着碳链的增长和饱和度的增加,TMPFAE黏度增大。棕榈油TMPFAE低温性质较差,是由于棕榈油饱和脂肪酸含量较高,饱和脂肪酸含量越高,凝点和倾点越高。棕榈油TMPFAE比大豆油TMPFAE氧化稳定性好,这是由于大豆油TMPFAE中不饱和脂肪酸含量高于棕榈油TMPFAE,不饱和双键存在更容易氧化。另外,由于反应采用K2CO3作催化剂,反应过程中会发生轻微的皂化现象,少量FAME原因。
和K2CO3生成皂。
反应结束后,皂被磷酸中和生2.3气相色谱分析成脂肪酸。这是TMPFAE中有定量脂肪酸的表3为TMPFAE组成成分和FAME转化率。
表3TMPFAE组成成分和FAME转化率项目棕榈油TMPFAE大豆油TMPFAE2大豆油TMPFAE1 FAME转化率从表3可以看出,棕榈油FAME转化率和棕榈油TMPFAE中所含TFATE*高。大豆油与TMP反应在nFAME:nTMP=3.1:1时,FAME转化率和TMPFAE中TFATE含量要高于ame:nTMP=4:1.根据表2不同TMPFAE之间性质的比较,可以发现TMPFAE黏度与其FAME转化率呈正相关。
反应中FAME转化率相对偏低,并发现,随着大豆油FAME与TMP物质的量比增加到4:1,转化率反而降低。这是因为随着FAME与TMP物质的量比的增加,转化率相应增加,但当FAME与TMP物质的量比超过平衡点时,FAME用量过多,反应体系中未反应的FAME也增多,导致TMP的相对含量减少,不利于反应向正反应方向进行H.并且反应后FAME在生成物中所占比例增大,从而影响其理化性质。
3结论通过比较两种TMPFAE的理化性质,可以发现大豆油TMPFAE低温性质较好,但是氧化稳定性较差,运动黏度和动力黏度较低;而棕榈油TMPFAE氧化稳定性好,但是低温性质差。棕榈油TMPFAE和大豆油TMPFAE都是非牛顿流体。大豆油TMPFAE可运用于传动装置。棕榈油TMPFAE不适合在寒冷地区使用,但因其运动黏度和动力黏度较好,可以作为柴油机润滑油。FAME转化率与TMPFAE黏度呈正相关。
气相色谱结果表明:棕榈油FAME转化率为含量为66.88%;大豆=3.1:1)转化率为74.83%,TMPFAE2中TFATE含量54.76%.FAME转化率相对偏低,这也是影响其理化性质的原因。在今后研究中可以通过分子蒸馏对这两种TMPFAE进一步纯化,以提高其转化率。