CN101280232A - 一种柴油-生物柴油-乙醇混合燃料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油－生物柴油－乙醇混合燃料及其制备方法，该混合燃料由体积百分比为21％～30％的含量97％－99.7％的乙醇、40％～58％的0^#柴油、21％～30％的生物柴油组成，只需将该三种成分混合搅拌即可制成，制作工艺简单，该混合燃料可以直接应用于柴油机上而无需对柴油机作结构性改造，发动机台架试验表明柴油机的功率基本不变，燃油消耗率略有增加，一氧化碳可减少约30％～80％、氮氧化物可减少约10％～40％、烟度可减少约70％～80％，排放性显著改善，能替代0^#柴油，具有良好的环保效益。

Description

一种柴油-生物柴油-乙醇混合燃料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种以乙醇、0^#柴油、生物柴油为原料的柴油机的清洁替代燃料及其制备方法。

背景技术

我国是能源消费大国，随着经济的发展石油资源的消费增长尤其迅速，特别是柴油，目前我国一些城市出现柴油供应短缺的局面，而未来随着我国经济建设步伐的进一步加快，柴油的供求矛盾将更加突出。另一方面，我国机动车保有量的不断增长导致城市空气污染加剧，迫切需要寻求更清洁的环保能源。从目前世界各国的经验看，生物质燃料是技术最简单、最经济、应用最广泛的环保新能源。

生物质燃料主要包括生物柴油和生物乙醇，它们都是富氧的可再生环保燃料。巴西和美国是推广使用乙醇燃料最早的国家，已有20多年的使用历史。生物柴油则在近年来发展迅速，欧美、日韩及巴西、印度等国都在积极开展生物柴油项目。目前制约乙醇和生物柴油应用的主要因素是成本，尤其是生物柴油，不利于推广使用。但乙醇和生物柴油的制取技术已有很大提高，随着产业化的发展，乙醇和生物柴油的生产成本能够取得重大突破，使之成为石化燃料的有效代替品。

乙醇与柴油理化性质相差较大，较大比例乙醇(通常超过10％)与柴油不容易互溶，含水较大的乙醇与柴油更不容易互溶，一般乙醇与柴油混合需添加助溶剂改善混合燃料的稳定性。生物柴油与乙醇和柴油的互溶性都很好，因此可以利用生物柴油作为乙醇与柴油的助溶剂，同时生物柴油粘度较大，十六烷值也较高，可以提高乙醇柴油的粘度和十六烷值，得到理化特性较为理想的混合燃料。

发明内容

本发明的目的是提供一种以柴油为基础的柴油-生物柴油-乙醇混合燃料，本发明由含量为97％～99.7％的乙醇、0^#柴油以及生物柴油在常温常压下混合而成，混合燃料各组分的体积百分比如下：

乙醇          21％～30％

0^#柴油        40％～58％

生物柴油      21％～30％。

上述含量为99.7％的乙醇为优先选用。

所述生物柴油主要成分为含量大于99％的脂肪酸甲酯。

按上述各组分配制成本发明的柴油-生物柴油-乙醇混合燃料的方法是：

将乙醇、0^#柴油及生物柴油在常温常压下按所给定的比例进行搅拌调和，调和方式一般采用罐调和或管道调和。调和完成后即成产品。

本发明的有益效果是：本发明相对于现有技术专利号为200610054011.3的专利“一种乙醇柴油及其制备方法”，上述专利的技术方案是乙醇柴油由5％～20％乙醇、商品标号柴油20％～92％、含量为96％～99.9％的脂肪酸酯3％～75％组成。使用乙醇作为脂肪酸酯的变性剂，并将变性乙醇与普通柴油混合制成乙醇柴油。

本发明在以下几方面相对于现有技术存在显著的不同：

1、设计目的不同

因乙醇与柴油理化特性相差较大，两者之间互溶性很差，必须添加助溶剂。助溶剂的组分与比例对燃料的价格、混合气的组成、燃烧过程与排放均会产生影响。本发明将生物柴油作为乙醇与柴油的助溶剂，专利200610054011.3中是使用乙醇作为脂肪酸酯的变性剂，两者目的不同。

2、材料配方比例不同

乙醇添加比例不高(低于20％)则对发动机排放改善作用不突出；但添加比例太高(高于30％)又会使得发动机冷启动性变差，动力性下降，所以本方发明将乙醇比例控制在21％～30％之间。

代用燃料的推广受到价格的限制，据了解2008年4月市场上优质生物柴油的售价约8000元～8800元/吨，乙醇售价约5000元～7000元/吨，0#柴油售价则为7000～7200元/吨。柴油中大比例掺烧生物柴油会导致成本升高，难以推广。

生物柴油与柴油可以任意比例互溶，但乙醇与柴油并不能任意比例互溶，生物柴油、乙醇与柴油三者间也并不能以任意比例互溶。通常在0℃以上时，在常压下需要生物柴油的比例高于20％，乙醇与柴油即才可以以任意比例互溶。

结合混合燃料的理化特性、燃烧特性和成本考虑，本发明将生物柴油的比例控制在21％～30％之间。

这样本发明的混合燃料中柴油比例为40％-58％。

可见本发明的混合燃料中三种原材料(乙醇、生物柴油、柴油)的比例与专利200610054011.3完全不同。

3、燃料的排放性能不同

乙醇、生物柴油作为柴油的替代燃料其目的一是能源平衡，二是降低排放。本发明的混合燃料经DL190-12柴油机台架实验验证，在保证功率基本不变的前提下，一氧化碳约可减少30％～80％、氮氧化物约可减少10％～40％、烟度约可减少70％～80％，排放性显著改善。而专利200610054011.3中仅提到对碳烟的降低效果。

乙醇中含水则需要更大的生物柴油比例，而且混合燃料的稳定性会下降，基于此，最好使用含量99.7％的无水乙醇。

本发明的柴油-生物柴油-乙醇混合燃料其基本性能与市场销售的0^#柴油相当，性能参数变化不大，而且实现了乙醇和生物柴油的性能互补，使得混合燃料获得了理想的理化特性与燃烧特性。

经过发动机台架实验证实，在动力性基本不变情况下，可以有效降低柴油机一氧化碳、氮氧化合物及烟度的排放。

利用生物柴油和乙醇各自的特点调和出理想的理化特性，可以直接在柴油机上使用无需作出太大改动，因乙醇对橡胶和金属零件具有一定腐蚀性，因此发动机的部分零件材质可能需要加以调整。该混合燃料可以大大降低发动机尾气中所排放的一氧化碳、氮氧化合物及烟度，动力性能基本不变，不仅符合国家发展可再生能源的战略，还可以缓解我国柴油短缺的局面。

具体实施方式

实施例1

下面按体积百分比计：

含量为99.7％的乙醇    26％

0^#柴油                51％

生物柴油              23％

生产方法如下：

首先往容器倒入一定量的柴油，然后按比例加入乙醇，最后按比例加入生物柴油，加料完成后在常温常压下进行机械搅拌或采用管道循环的方式进行搅拌即得产品。

DL190-12柴油机燃用按上述比例配制的柴油-生物柴油-乙醇混合燃料，进行台架实验，实验表明相比燃用0^#柴油，最大功率相当，氮氧化物排放下降了约22％，一氧化碳排放下降了约70％，烟度排放下降了约80％。

实施例2

下面按体积百分比计：

含量为99.7％的乙醇      21％

0^#柴油                  58％

生物柴油                21％

具体生产方法同实施例1。

DL190-12柴油机燃用按上述比例配制的柴油-生物柴油-乙醇混合燃料，进行台架实验，实验表明相比燃用0^#柴油，最大功率相当，氮氧化物排放下降了约20％，一氧化碳排放下降了约60％，烟度排放下降了约70％。

实施例3

下面按体积百分比计：

含量为99.7％的乙醇      30％

0^#柴油                  49％

生物柴油                21％

具体生产方法同实施例1。

DL190-12柴油机燃用按上述比例配制的柴油-生物柴油-乙醇混合燃料，进行台架实验，实验表明相比燃用0^#柴油，最大功率相当，氮氧化物排放下降了约37％；一氧化碳排放下降30％，烟度排放下降了约70％。

实施例4

下面按体积百分比计：

含量为97％的乙醇       30％

0^#柴油                 40％

生物柴油               30％

具体生产方法同实施例1。

DL190-12柴油机燃用按上述比例配制的柴油-生物柴油-乙醇混合燃料，进行台架实验，实验表明相比燃用0^#柴油，最大功率相当，氮氧化物排放下降了约10％，一氧化碳下降了约80％，烟度排放下降了约80％。

实施例5

下面按体积百分比计：

含量为98％的乙醇       21％

0^#柴油                 49％

生物柴油               30％

具体生产方法同实施例1。

DL190-12柴油机，燃用按上述比例配制的柴油-生物柴油-乙醇混合燃料，进行台架实验，实验表明相比燃用0^#柴油，最大功率相当，氮氧化物排放下降了约14％，一氧化碳下降了约70％，烟度下降了约70％。

         表1  DL190-12柴油机燃用不同配方柴油-生物柴油-乙醇混合燃料

                            相比0^#柴油的排放下降率

Claims (7)

1、一种柴油-生物柴油-乙醇混合燃料，其特征在于其由含量为97％～99.7％的乙醇、0^#柴油以及生物柴油在常温常压下混合而成，混合燃料各组分的体积百分比如下：

乙醇           21％～30％

0^#柴油         40％～58％

生物柴油       21％～30％。

2、根据权利要求1所述的柴油-生物柴油-乙醇混合燃料，其特征在于：所述生物柴油主要成分为含量大于99％的脂肪酸甲酯。

3、根据权利要求2所述的柴油-生物柴油-乙醇混合燃料，其特征在于：所述混合燃料各组分的体积百分比如下：

含量为99.7％的乙醇    26％

0^#柴油                51％

生物柴油              23％。

4、根据权利要求2所述的柴油-生物柴油-乙醇混合燃料，其特征在于：所述混合燃料各组分的体积百分比如下：

含量为99.7％的乙醇    30％

0^#柴油                49％

生物柴油              21％。

5、根据权利要求2所述的柴油-生物柴油-乙醇混合燃料，其特征在于：所述混合燃料各组分的体积百分比如下：

含量为97％的乙醇      30％

0^#柴油                40％

生物柴油              30％。

6、根据权利要求2所述的柴油-生物柴油-乙醇混合燃料，其特征在于：所述混合燃料各组分的体积百分比如下：

含量为98％的乙醇      21％

0^#柴油                49％

生物柴油              30％。

7、一种根据权利要求1所述的柴油-生物柴油-乙醇混合燃料制备方法，其特征在于：将乙醇、0^#柴油及生物柴油在常温常压下按所给定的比例进行搅拌调和，调和方式采用罐调和或管道调和，调和完成后即成产品。