生物科技行业燃烧前生物柴油中脂肪酸甲酯区别于十六烷烃衍生物

生物科技行业燃烧前生物柴油中脂肪酸甲酯区别于十六烷烃衍生物摘要：C18链的脂肪和它的甲基酯、乙基酯、丙基酯、丁基酯注入到壹个恒容燃烧设备中，便于收集着火之前的燃烧烟雾，然后用气相色谱分析法检测燃料烟雾，这些化合物被证实是在燃烧前形成的。包括直链、支链的烷烃、烯烃、环形碳氢化合物以及醛、酮、酯、取代苯和其他物质，如呋喃。燃烧前形成的壹些化合物CN值较低,实验发现随着大量的不饱和脂肪族化合物产生，CN值也有少量的上升。因此，燃烧前产生的中间产物较低的CN值可能解释部分问题，如大量的不饱和脂肪族化合物产生的同时，相应的关键词：生物柴油十六烷烃指数注入脂肪酸直链酯气相色谱质谱预燃油机燃料，也就是众所周知的生物柴油。事实上，生物柴油是这样定义：作为长链脂肪酸的单短基酯从新生成的脂类原料中取得，例如植物油或动物脂肪，用来推动柴油发动机。大多数研究表明，许多耗用的能源是常规的柴油燃料（气体柴油）逐渐减少，而被生物柴油所取代，除了氮氧化合物（NOX）外。生物柴油也代表壹种环保的、新生的能源来源。当壹种柴油燃料被注入柴油机的燃烧室内，在开始点火之前迅速膨胀。在这个点火延迟时间阶段，燃料通过压力和温度梯度跨越达到点火条件。是高质量标准的化合物，点火延迟时间短，被称为CN100；质量标准较低、植物油也具有较好质量指标，较低的CN值。要的作用。支链会降低CN值，但脂肪族化合物中双键的数量、位置也会影响CN值。因此，大部分高度饱和的脂肪族化合物都有较高的CN值。同时CH2的数量也是非常重要的影响因素。因此，饱和脂肪链越长，则CN值越高；半数之上含有羟基的脂肪酸酯，也具有较高的CN值。提高壹种燃料的CN值，就能减少这种燃料的点火延迟时间。在生物柴室内，通过减少点火延迟时间和降低预混燃料的燃烧温度来调节CN值，抑X的生成，降低NOX的废气排放。因此，能够尝试用生物柴油做这样的实验。减少NOX的废气排放对大气环境是非常重要的，NOX的过度排放会破坏大气臭氧层，从而导致都市光化学烟雾。NOX的废气排放能够在尾气中调节，而臭氧层只能在大气中调节。在燃料注入燃烧室到开始点火的时间断成为预燃阶段。直到燃烧室温度、压力上升到着火条件，燃料达到化学反应阶段称为燃烧开始阶段。本文中，我们分析了纯甘三酯如甘油三棕榈酸酯,在第壹个研究中已在400℃空气或氮气的条件下主要检测出脂肪酸、多种脂肪烃以及其他化合物如醛。其组成情况很大程度上和反应条件和反应物有关。第二个研究中预热产物已分理为挥发性和半挥发性物质，而条件为450℃的空气或氮气中，已检测出不饱和脂肪烃、不饱和醛、多种芳香族化合物和多酚化合物。这时环境对反应产物的生成有明显的影响。在文中我们研究了硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸以及对应的甲酯、乙酯、丙酯、丁酯的燃烧前的性质。燃烧前生成的中间产物已被收集和分析。实验步骤：的纯度大于99％。硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸以及硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸及其酯都已检测出。这些原料用空气注入恒容燃烧室（设计成模拟柴油机条件）。标准条件是温度300℃,压力1.96MPa。实验的其他条件已在文中注明。样品按挥发物和半挥发物收集。恒容燃烧室的示意图如图1所示。文中的这个恒容燃烧室是由燃烧弹改制而成的。其以前用来作为十六烷检测的壹种可靠方法；和标准十六烷检测方法相比有其他有点，如只需很少的检测样品。这种改制连接壹个捕集系统用来收集燃烧前气体中的挥发性和半挥发性物质。半挥发物收集在聚氨酯泡沫塞子容器中，塞子的原材料是用索式抽取器提取二氯甲烷或室温下搅拌二氯甲烷2小时而成。通过比重法测定抽提塞子和未使用塞子的比重差控制抽屉程度。提取物用ARX-400分光仪检测，测结果和讨论：在泡沫塞子容器中通过核磁共振分析半挥发物，表明这里包含大部分的未反应的原材料。另壹方面，通过气相色谱分析挥发性物质包含不同种类的络合的混合化合物，因此，以下主要讨论挥发性物质部分。俩次连续实验检测每壹种挥发性物质。第壹次实验有许多波峰的波长非常大，尤其是洗脱温度较低，保留时间较短。因为我们相信不可能把所有的物质从试管中完全转移到第壹反应中，且且我们希望在波长较大的波峰下隐藏部分物质的波峰。第二次实验采用同样的方式转移且且控制气相色谱的条件。我们的猜测对某些物质的波形而言确实存在。壹般情况下，第二次实验的波峰较少且较弱，壹些物质只能在第壹次实验中显示出来，而第二次实验却显是不出来。所有表格资料都是对俩次实验的描述。色谱分析结果如图2所示。众所周知，不同的加热条件会产生不同的化学反应。这个条件下，这个普通反应的根本原因在于碳氢化合物中C-C链的断裂。这中间的断裂能通过多种方式产生和原材料不同的物质。其反应包括：脱羧、氧化、环化、芳构化、脱氢等。这个反应在先前甘三酯的预燃实验中已有提及。这个反应的根据都已壹目了然。这个反应细节部分更不需要深入讨论，因为这些都已有文章可证实。现行工作中确认许多化合物包括直链、支链及环状脂肪族碳氢化合物、醛、酮、芳香族碳氢化合物以及短链酯。有趣的是发现了呋喃代用品。这些化合物在先前甘三酯预燃实验中且未发现。另壹方面，呋喃被发现也存在于其它石化燃料的燃烧实验中。表1罗列了已经洗脱的化合物清单，它们的性质将在下壹段中讨论。通过气相色谱法不能完全明确的显示化合物，所以有必要分析不确定化合物的物理性质，尤其要把沸点纳入考虑范畴。个别物质的测量数据虽不在控制范围内，但仍然符合先前甘三酯预燃实验。这些化合物的测量数据成规律的排列。这是因为重叠波峰在质谱中无法表示出来，可能是物理性质相似的同分异构体，且且这些化合物的量非常少。此外外面的标准不壹定适用，因为采用的实验方法且不壹样。因此这些化合物的测量数据在每壹个样品中都相对偏高壹些。采用其母本化合物按类似的步骤进行实验测量在先前的研究中得到证实。这里的许多化合物样品测量结果的波峰显示且不完全壹致，因此在色谱分析中很少出现高峰。为了简明和清晰，不需要对所有的化合物课题做实验报告。许多不能分辨的波峰或那些意义不明确的说明都不做报告，同样，由于篇幅的原因除非它描述的是出现不止壹次试样组成，否则也不做报告。通过重复检查在同壹条件下进行的三组甲基亚油酸盐试验。被鉴定的样品组成没有很大的偏差，表明达到复制的要求。更进壹步说在预燃的组条件下的试验没有表现出很大的改变。在预燃过程中间的种类拥有自己不同的着火特性。他们出当下预燃阶段必将影响以后的燃烧过程。其中壹个原因就是在预燃阶段形成的中间产物的CN值将影响目前此实验中的最初的原始原料，脂肪酸酯。实验中大多数的中间产物拥有比脂肪族化合物的CN值较低。这里已经阐明化合物的结构对CN值的影响。增加支链和减少C链长度会降低CN值。由于脱氢作用形成的芳香族化合物能够明显的降低CN值。许多链烷、链烯和环脂肪族的化合物被发现。同时在目前的试样中它们组成了最丰富的化合物种类。另壹方面，这些化合物的足够的证明和陈述造成重要的问题。有俩个相关的原因，链长的减少和可能的同分异构体数量的减少，且且大量同分异构体的光谱总是相似。这是因为主链中处在相似的位置链烷主干的链长，甚至可能同样的不明确，最好是可能把大约的链长或碳元素的总数从保留时间中减去。这很明显的表明在18-20分钟的最高峰不是最好出现，基于保留时间和壹样的物理性质，化合物是C7-C8的沸点为101.4℃适合在终沸点时做连续的稀释）。另壹方面，可能出现不同交错的化合物。区别不饱和化合物（链烯）和环状化合物通常很难，因为大量的光谱相似且有同分异构体现象。表格2显示的是壹些饱和和不饱和的环状脂肪族化合物。酯类的链长比那些在大多数试样中发现的原始原料要短，在表格3中给出了短链酯类的鉴别，酯类的链长的伸长性很难测定且且很可能由调制的基本产物组成。已发现芳香族化合物拥有进壹步的唯壹的衍生物。首先它们很容易同其它化合物分辨，那些化合物总是显示大量相似的光谱。通过她它们具有代表性的芳香族的断裂方式。在非氧化混合状态的相关的芳香族化合物的数量就很容易被确定。表格4详细的讲述了在非氧化混合状态时的芳香族的出现，甲苯几乎在所有的试样中都能被发现。表格4描述芳香族的连续的支链形成不止壹个的边缘支链主要在壹些不饱和原料中被发现，亚油酸、亚麻酸、和酯。更进壹步说，尽管壹些油酸盐的试样显示其中壹些芳香族化合物。但它们没有发现甲基－十八碳烯酸盐。因此在非氧化产物中的结构组成中双键的位置起了壹定的作用。拿油酸盐和石油芹子盐来说，通过依靠在双键位置分裂脂肪酸链来形成产物。油酸盐分裂处的碎片很容易循环形成芳香族产物，而石油芹子盐的分裂不能产生这些碎片。在这壹点上，对于亚麻酸盐用三甲内盐替代环己烷（见表格2）是很明显的。在壹些高不饱和脂肪族化合物的非氧化试样中的芳香族化合物的含量可能和它们的低CN值相符。在壹系列组的鲸烷CN值测试中显示甲基油酸盐比其他的同分异构体甲基十八碳烯酸盐和甲基石油芹子盐拥有较低的CN值。对于这壹发现笼统的解释就是在非氧化阶段通过中间产物对壹定的脂肪族化合物进行的CN值测定是不完全的。另壹方面，进行退步分析得出沸点能可靠适当的预示脂肪族化合物的CN值。这比用氧化加热、碳链长度和熔点等方法更可靠。少量的鲸烷化合物在所有的化合物CN值测试中有重要作用。这些通过下面有俩种组成体系试样的等式表现出来：a和b是这俩种化合物的体积百分比例。例如壹个体系包含CN值为60个等式意指线形关系，尽管通常且不是所有CN值是线形关系的。其他化合物例如短链和支链碳氢化合物对于脂肪族化合物可能拥有相似的作用且且对于多数不饱和产物的低CN值起壹定的作用。芳香族可作为特殊的例子来讨论这个作用，因为它们容易鉴别。表格5中给出了氧化产物（醛类和酮类）的检测。醛类在碳氢化合物的燃烧中形成。因为它们中间被氧化能产生支链。另壹方面，壹些化合物在脂肪族化合物CN值测定中只有微小的作用。这方面例如呋喃它在进行常程构架是壹起进行的。Alkylated呋喃在这里检测很可能比那些不能取代的母体拥有较高的CN值。因此，在壹些重要的脂肪族化合物CN值变化的检测中呋喃见来好象不可能有作用，同样是由于它们在检测时的量比较小。总的来说，这个工作已经讲述大量关于化合物的课题，包括链烷、链烯、环