УДК 631.3-6:621.89 ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

УДК 631.3-6:621.89
ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЛЬНЯНОГО МАСЛА
Е.А. Ещенкова, Г.И. Болдашев
ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия»
Исследована возможность использования льняного масла для получения биотоплива. Анализ элементарного
состава, молекулярной массы компонент, термоэнергетики сгорания и др. показал, что это масло может быть
использовано в производстве.
Ключевые слова: двигатели внутреннего сгорания, льняное масло, молекулярный состав, дизельное топливо,
физико-химические свойства.
Цель выполненного исследования определить элементарный состав и низшую
теплоту сгорания биотоплива на основе
льняного масла.
Практическая задача исследования сравнение физических свойств биотоплива
на основе льняного масла с дизельным топливом.
Известно, что использование различных видов масел для производства биотоплива обуславливается климатическими условиями возделывания культур и их стоимостью. В настоящее время все большее распространение получил лен масличный.
Льняное масло относится к высыхающим маслам и представляет собой смесь
триглицеридов кислот состава: 9-11 % пальмитиновой и стеариновой, 13-29% олеиновой, 15-30% линолевой, 44-61% линоленовой
кислот. Выделяют льняное масло из семян
льна прессованием или экстракцией органическими растворителями. Высыхает, давая
гладкую, сухую, блестящую пленку, которая
не плавится при нагревании до 260 °С и не
растворяется в диэтиловом эфире [3].
Для определения молекулярного состава биотоплива на основе льняного масла, а
также его низшей теплоты сгорания необходимо знать число атомов углерода, водорода
и кислорода каждой кислоты, молекулярную
массу кислот, а также процентное содержание каждой кислоты в исходном льняном
масле, которое определяется путем хроматографирования [2].
Результаты хроматографического анализа на основе льняного масла приведены в
табл. 1.
Молекулярные массы атомов: углерода
М(С) = 12,011 г/моль; водорода М(Н) =
1,0079 г/моль; кислорода М(О)= 15,9994
г/моль.
Таблица 1
Жирнокислотный состав льняного масла
Наименование кислоты
Миристиновая
Пентадекановая
Пальмитиновая
Пальмитоолеиновая
Стеариновая
Олеиновая
Линолевая
У-линолевая
А-линолевая
Арахиновая
Годоиновая
Эйкозадиеновая
Арахидоновая
Бегеновая
Эруковая
Докозадиеновая
Докозатриеновая
Лигноцериновая
Нервоновая
Химическая
формула
С4Н28О2
С15Н30О2
С16Н32О2
С16Н30О2
С18Н36О2
С18Н34О2
С18Н32О2
С18Н30О2
С18Н30О2
С20Н40О2
С20Н38О2
С20Н36О2
С20Н32О2
С22Н44О2
С22Н42О2
С22Н40О2
С22Н38О2
С24Н48О2
С24Н46О2
Содержание,
%
0,033
0,013
5,250
0,072
3,663
15,560
69,509
0,002
5,016
0,133
0,142
0,047
0,004
0,167
0,024
0,018
0,001
0,181
0,168
Зная процентное содержание кислот и
число атомов углерода (х), водорода (у) и
кислорода (z) в каждой кислоте CxHyOz,
определяем среднее число атомов каждого
элемента в усредненной кислоте:
хср = Σхi·ri;уср = Σyi·ri; zср = Σzi·ri,
(1)
где хi, yi, zi – число атомов соответственно
углерода, водорода и кислорода в i-м эфире;
ri – доля i-го эфира в биотопливе. На основа80
нии расчета получили следующую химическую формулу льняного масла С56,7Н99,5О6
Суммарные молекулярные массы каждого из элементов в льняном масле:
ΣМ(С) = М(С)·хсрлм;
ΣМ(H) = М(H)·усрлм;
(2)
ΣМ(O) = М(O)·zср лм.
Средняя молекулярная масса льняного
масла рассчитывается по формуле 3 и составляет 877,306 г/моль.
Млм =ΣМ(С)+ΣМ(H)+ΣМ(O)
(3)
Разделив суммарные значения величин
молекулярной массы всех атомов С, Н и О,
которые входят в льняное масло, на молекулярную массу масла, получим относительные доли углерода, водорода и кислорода:
С = ΣМ(С)/ Млм;
Н = ΣМ(H)/ Млм;
(4)
О = ΣМ(O)/ Млм.
Таблица 2
Характеристика исследуемых вариантов биотоплива
Элементарный состав
Вид топлива
100% ДТ
100% льняное масло
25% лм + 75% ДТ
50% лм + 50% ДТ
75% лм + 25% ДТ
С
Н
О
0,870
0,776
0,847
0,823
0,800
0,126
0,114
0,123
0,120
0,117
0,004
0,109
0,030
0,057
0,083
Таким образом, элементарный состав
льняного масла: С = 0,776; Н = 0,114 и О =
0,109.
Далее определяем элементарный состав биотоплива на основе льняного масла
и товарного минерального дизельного топлива марки Л-0,2-62 с содержанием льняного масла 25, 50 и 75 %.
Элементарный состав биотоплива:
Сбио= К1СДТ + К2Слм,
Нбио= К1НДТ + К2Нлм,
(5)
Обио= К1ОДТ + К2Олм.
где СДТ, ОДТ, НДТ - элементарный состав
минерального дизельного топлива марки
Л-0,2-62 (СДТ = 0,87, НДТ = 0,126 и ОДТ =
0,004); Слм, Олм, Нлм – элементарный состав
льняного масла; К1 – дозы дизельного топлива; К2 –дозы льняного масла.
Элементарный состав биотоплива,
состоящей из 25% льняного масла и 75%
минерального дизельного топлива:
С25 = Слм·0,25 + СДТ·0,75 = 0,776·0,25 +
0,87·0,75 = 0,847;
Н25 = Нлм·0,25 + НДТ·0,75 = 0,114·0,25 +
0,126·0,75 = 0,123;
О25 = Олм·0,25 + ОДТ·0,75 = 0,109·0,25 +
0,004·0,75 = 0,030.
Низшая
теплота
сгорания,
МДж/кг
42,40
36,97
41,14
39,75
38,36
Плотность,
кг/м3
826
925
853
878
900
Кинематическая
вязкость,
мм2/с
(сСт)
4,2
61,3
6,6
14,2
28,1
Динамическая
вязкость,
кПа*с
3,0
49,2
18,5
22,4
31,3
Аналогичным образом рассчитывается элементарный состав биотоплива с содержанием льняного масла 50% и 75%.
Низшую теплоту сгорания льняного
масла и его смесей с минеральным дизельным топливом определяем по формуле
Менделеева:
Нu = 34,013С + 125,6Н – 10,9(О – S) –
2,512(9H + W), МДж/кг,
(6)
где S и W – содержание в льняном
масле и биотопливе, соответственно, серы
и воды (принимаем S = 0, W = 0).
Результаты расчетов молекулярного
состава и теплоты сгорания сводим в таблицу 2.
Температура вспышки льняного масла t=281ос. По ГОСТу 305-82 допускается
температура вспышки топлива не ниже 40
о
с.
Сравнительный анализ таких физикохимических показателей топлива, как низшая теплота сгорания, плотность, кинематическая и динамическая вязкости, показал, что наиболее схожим по свойствам
является биотопливо с содержанием 25%
льняного масла и 75% ДТ. Показатель у
данной смеси низшей теплоты сгорания
81
ниже дизельного топлива на 1,26 МДж/кг,
что лежит в пределах, допустимых для дизельного топлива [2] плотность выше на 27
кг/м3 и не превышает предел в 860 кг/м3.
Показатели кинематической и динамической вязкости наиболее приближены к дизельному топливу марки Л-0,2-62.
Таким образом, применение льняного
масла для изготовления биотоплива является возможным без изменения конструкции системы питания дизелей, данное биотопливо не ухудшает физико-химических
свойств топлива.
2. ГОСТ 305-82 «Топливо дизельное.
Технические условия» [Электронный ресурс] – М., 2001. – 9 с.
3. Льняное масло [Электронный ресурс]- Режим доступа:
http://www.xumuk.ru/encyklopedia
/2368.html. - Загл. с экрана.
Список литературы
1. ГОСТ 30418-96 «Масла растительные. Метод определения жирнокислотного
состава» [Электронный ресурс] – Минск,
1996. – 9 с.
CHROMATOGRAPHIC ANALYSIS OF LINSEED OIL
E.A. Eshchenkova, G.I. Boldashev
The Samara State Agricultural Academy
Possibility of use of linseed oil for receiving biofuel is investigated. The analysis of elementary structure, molecular
weight a component, thermoenergy drinks of combustion, etc. showed that this oil can be used in production.
Keywords: internal combustion engines, linseed oil, molecular structure, diesel fuel, physical and chemical properties.
82