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有关棕榈油甲酯化制备植物绝缘油的热稳定性分析

大C-会员头像-www.bzwz.com标准物质网 大C 0 470 2021-10-24
【摘要】植物油由于运动黏度较大、凝点高,限制了其在油浸绝缘高电压设备中作为绝缘油的使用。植物油通过酯交换反应,能够大大降低其黏度,提高散热性能。为探究经酯交换得到甲酯的热稳定性,以NaOH为催化剂,棕榈油为原料油,通过酯交换反应(醇油摩尔比9∶1、反应温度65℃、催化剂用量1%、反应时间30min)制备得到棕榈油甲酯。通过热重分析平台分别在10、20、30、40℃/min升温速率条件下考察棕榈油甲酯与棕榈油热稳定性,并基于等转化率法采用非预置模型Flynn-Wall-Ozawa计算两者的热解活化能,利用Avrami理论计算热解反应级数。结果表明,棕榈油经酯交换后起始分解温度大大降低,棕榈油和棕榈油甲酯的热解活化能平均值分别为195.57kJ/mol和57.14kJ/mol,反应级数分别为0.315~0.383和1.402~1.580。
  • 矿物绝缘油作为一种重要的液体绝缘介质,因其优良的电气性能和理化性能在油浸电力设备中得到广泛应用。然而矿物绝缘油的闪点低,不能满足高防火性能的要求,且难以生物降解,一旦泄漏将会对环境造成破坏。同时,伴随石油资源紧缺和环境问题恶化,新型绿色环保的液体绝缘介质已是大势所趋。可再生、易降解的植物绝缘油替代矿物绝缘油是当前的研究热点。

    植物油来源于天然的油料作物,可以完全生物降解,闪点高于300℃,兼具环保和防火性能,特别是在利用基因技术研究高产、高品质植物油料作物取得突破和石油枯竭的新形势下,是矿物绝缘油的良好替代品。但植物油因运动黏度高,其散热性能较差。绝缘油的一个重要作用是散热,通过循环流动的方式把变压器内部的热量传导出去。运动黏度大意味着植物油在变压器中的流速低于传统矿物油的流速,因此变压器的散热问题便成为植物油能否用作绝缘油的关键。

    酯交换反应是植物油与甲醇在酸、碱或生物酶的催化作用下,将甘油三酸酯转化为3个单独的脂肪酸甲酯(甲酯化过程),从而缩短碳链的长度,降低油脂的运动黏度。孙大贵等发现菜籽油经酯交换后甘油三酸酯被转化成相对分子质量较小的菜籽油甲酯,提高了油品的流动性,降低了油脂的黏度,增强了散热性能。

    研究转化后的脂肪酸甲酯的热稳定性与天然油脂的差异,将对绝缘油使用、存储、运输等过程具有重要指导作用。因此,本文选取棕榈油为原料油,采用均相碱催化其与甲醇进行酯交换反应得到棕榈油甲酯。通过热重分析平台在不同升温速率下对比分析了棕榈油酯交换前后的热稳定性,并基于等转化率法,利用FWO非预置模型计算棕榈油和棕榈油甲酯的热解动力学参数,以期为植物绝缘油的工业应用提供理论基础和数据支持。

    1材料与方法

    1.1实验材料

    棕榈油(市售),棕榈油的理化指标如表1所示。无水甲醇、NaOH均为分析纯(天津市科密欧化学试剂有限公司)。美国安捷伦7890B型气相色谱仪,德国布鲁克Tensor27傅里叶红外光谱仪,美国TAQ50热重分析仪。

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