CN102925224A

CN102925224A - 一种b5生物柴油调和燃料及其制备方法

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Publication number: CN102925224A
Application number: CN2012104353785A
Authority: CN
Inventors: 雷廷宙; 王志伟; 刘亮; 李在峰; 杨树华; 何晓峰; 朱金陵; 李士瑄
Original assignee: HENAN BIOMASS ENERGY SOURCES KEY LABORATORY; Energy Research Institute Co Ltd of Henan Academy of Sciences
Current assignee: HENAN BIOMASS ENERGY SOURCES KEY LABORATORY; Energy Research Institute Co Ltd of Henan Academy of Sciences
Priority date: 2012-11-05
Filing date: 2012-11-05
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2032-11-05
Also published as: CN102925224B

Abstract

本发明属于生物质能技术领域，特别涉及一种B5生物柴油调和燃料及其制备方法。所述调和燃料的体积百分比组成为：0#柴油94-95%、乙酰丙酸乙酯2-4%、生物柴油1-3%和助溶剂0.03-0.05%，十六烷值提高剂0.01-0.05%。本发明配制的B5系列调和燃料，其理化特性和动力性能满足GB/T25199-2010《生物柴油调合燃料（B5）》，其在柴油机中燃烧的碳烟、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物等污染物排放比燃烧柴油有明显降低，可广泛用于车用柴油发动机，实现节能减排。

Description

一种B5生物柴油调和燃料及其制备方法

技术领域

本发明属于生物质能技术领域，特别涉及一种B5生物柴油调和燃料及其制备方法。

背景技术

我国人均石油资源占有量只有世界平均水平的十分之一，随着我国经济的高速发展，对石油的需求越来越大，经济发展和资源短缺的矛盾日益突出。2011年我国原油进口2.5亿吨，对外依存度达到55.2%，从2009年以来我国石油对外依存度开始超过50%的“国际警戒线”，预计2020年对外依存度将达65％以上。车用燃油消耗占石油消耗的近55%，并每年递增15%左右，2020年车用燃油消费量预计将达到全国石油消费量的65%。

生物质不仅是绿色的洁净能源，而且是可再生能源中唯一能转化为液体燃料的碳资源。我国有丰富的植物油料和动物油脂资源，目前生产生物液体燃料的原料多为植物油、动物油脂、油脚料、煎炸废油、地沟油等，而这些生物质液体燃料的生产能力将远低于国家预期目标，其根本原因是缺乏可持续供应的原料资源和经济可行的转化技术，特别是核心技术或关键技术的研究与开发力度不够。因此，有必要立足我国的资源现状，开发出生物质液体燃料制备新技术和新工艺，大幅度提升我国生物质炼制技术水平，为生物质能源与化学品炼制这一新兴战略产业发展提供可靠的技术保障。

我国农林剩余物等生物质非常丰富，其中农业剩余物每年的生产量达7亿多吨，可作燃料利用的有3～4亿吨，折合1.5～2亿吨标煤；林业剩余物中每年可作燃料利用的有2～3亿吨，折合1.2～1.8亿吨标煤。这些生物质在水解条件下可生成乙酰丙酸，乙酰丙酸是一种具有成为新型绿色平台化合物潜力的产品，其分子中包含有一个羰基和一个羧基，能够进行酯化、氧化还原、取代、聚合等多种反应，将乙酰丙酸与乙醇反应可生成乙酰丙酸乙酯。乙酰丙酸和乙醇目前均有技术可从生物质资源获得，乙酰丙酸乙酯的生产可实现可再生和可持续发展。随着生物质基乙酰丙酸和乙醇技术的进步和其生产成本的下降，乙酰丙酸乙酯作为柴油替代燃料应用将逐步推广。

目前，美国的Biofine和Texaco公司提出的将乙酰丙酸乙酯作为低烟柴油的添加组分，他们将乙酰丙酸乙酯作为了氧化添加剂，以20%的比例和另外1%的添加剂及79%的柴油进行混合，称为21:79配方柴油，该配方柴油可用于普通柴油发动机。美国太平洋西北国家实验室，美国壳牌石油等进行了乙酰丙酸乙酯替代燃料的研究，证实了替代燃料的动力和环保性能，在柴油中添加8-10%的乙酰丙酸乙酯不仅能改善动力和环保性能，而且能提高其润滑性。国内对生物柴油、乙醇、二甲醚等的车用燃料利用研究较多。例如，生物柴油具有减排污染气体的作用，并具有较高的闪点即运输储存安全性，但生物柴油粘度过高容易导致燃烧不完全，冷滤点较高导致低温流动性较差，其直接利用或与柴油混合使用的效果并不十分理想；而乙醇、二甲醚等主要用于汽油发动机，柴油发动机应用很少。由于生物质基乙酰丙酸乙酯是一种新的液体燃料，在国内很少详细的对其在内燃机尤其是柴油机上燃烧及排放性能进行研究。目前，还没有查到以乙酰丙酸乙酯为核心并且理化特性满足《GB/T25199-2010：生物柴油调合燃料（B5）》的调和燃料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种B5生物柴油调和燃料及其制备方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种B5生物柴油调和燃料，所述调和燃料的体积百分比组成为：0#柴油94-95%、乙酰丙酸乙酯2-4%、生物柴油1-3%和助溶剂0.03-0.05%，十六烷值提高剂0.01-0.05%。

所述助溶剂为聚乙二醇300。

所述十六烷值提高剂为硝酸异辛酯。

本发明还提供了一种所述B5生物柴油调和燃料的制备方法，先将乙酰丙酸乙酯、生物柴油混匀形成混合液，然后依次加入助溶剂、十六烷值提高剂得到混合物，之后再在搅拌下将上述混合物加入0#柴油中混匀，即得调和燃料。

本发明得到的生物质基乙酰丙酸乙酯生物柴油调和燃料具有以下性能指标：

（1）在密度、运动黏度、闪点、冷滤点、硫含量、10%蒸余物残炭、灰分、水含量、机械杂质、铜片腐蚀、十六烷值、氧化安定性、酸值、90%回收温度、低温流动性等理化特性方面满足《GB/T25199-2010 生物柴油调合燃料（B5）》的要求。

（2）在柴油机动力性和经济性方面和柴油基本持平，满足车用性能要求。

（3）在排放性方面降低了碳烟达50%以上，一氧化碳、氮氧化物等污染物排放较柴油有所降低。

本发明相对于现有技术，有以下优点：

本发明配制的B5系列调和燃料，其理化特性和动力性能满足GB/T25199-2010《生物柴油调合燃料（B5）》，其在柴油机中燃烧的碳烟、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物等污染物排放比燃烧柴油有明显降低，可广泛用于车用柴油发动机，实现节能减排。

附图说明

图1为调和燃料与柴油的外特性扭矩比较图。

具体实施方式

以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：

实施例1-4中所用助溶剂为聚乙二醇300，所用十六烷值提高剂为硝酸异辛酯。

实施例1

一种B5生物柴油调和燃料，其体积百分比组成为：0#柴油94.9%、乙酰丙酸乙酯4%、生物柴油1%和助溶剂0.05%，十六烷值提高剂0.05%。

制备方法如下：（1）按体积百分比将乙酰丙酸乙酯、生物柴油混匀形成混合液，然后依次加入助溶剂与十六烷值提高剂；（2）将步骤（1）的混合液在搅拌情况下加入0#柴油中混匀，即得调和燃料。该燃料用E4B1表示。

实施例2

一种B5生物柴油调和燃料，其体积百分比组成为：0#柴油94.93%、乙酰丙酸乙酯3%、生物柴油2%和助溶剂0.03%，十六烷值提高剂0.04%。

制备方法同实施例1。该燃料用E3B2表示。

实施例3

一种B5生物柴油调和燃料，其体积百分比组成为：0#柴油94.94%、乙酰丙酸乙酯2.5%、生物柴油2.5%和助溶剂0.03%，十六烷值提高剂0.03%。

制备方法同实施例1。该燃料用E2.5B2.5表示。

实施例4

一种B5生物柴油调和燃料，其体积百分比组成为：0#柴油94.94%、乙酰丙酸乙酯2%、生物柴油3%和助溶剂0.05%，十六烷值提高剂0.01%。

制备方法同实施例1。该燃料用E2B3表示。

对实施例1-4制得的B5生物柴油调和燃料进行互溶性、理化特性的测定和动力、经济、排放性的测定。

将实施例1-4配制的调和燃料分别密封于蓝盖瓶中，分别在4℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃下放置一个月，结果显示均无分层和浑浊现象。

表l为实施例1-4获得的B5生物柴油调和燃料的理化特性，全部满足国家标准GB/T25199-2010《生物柴油调合燃料（B5）》。

表1

对调和燃料的动力、经济、排放性进行验证，采用ZS1110型柴油发动机进行，发动机的主要技术参数详见表2，调和燃料与柴油的外特性扭矩（动力性）比较见图1。

表2

项目	参数
		类型	水平、单缸、四冲程
燃烧室系统	直喷式
		缸径/mm	110
行程/mm	115
		活塞排量/L	1.093
压缩比	17:1
		最大功率/kW	14.7
最大转速/r·min^-1	2200
		冷却方式	水冷
润滑方式	压力飞溅混合式

从图1可以看出，单独燃用柴油与燃用调和燃料相比，其外特性的动力性变化趋势相同，即当转速由低速逐渐上升时，扭矩有所增加，当转速达到1600r/min左右时扭矩将达到最大值，之后扭矩随转速升高而下降。这是由于柴油机转矩变化很大程度取决于每循环供油量，每循环供油量是随着转速的提高而增大的，但当转速过高时，过量空气系数下降，加上燃烧过程经历时间缩短，混合气形成条件恶化，不完全燃烧程度加剧，进而使得扭矩略有下降，但不是十分明显。发动机燃柴油比燃用调和燃料的扭矩要大，而且燃用各掺混比的调和燃料时，其扭矩随燃料中掺混生物柴油、乙酰丙酸乙酯比例的增大而减小，但由于掺混比例不大，降幅较小（最大降幅为7.5%），仍然能够在柴油发动机上正常使用

以发动机转速为1200 r/min时为例测试得到调和燃料的经济、排放性数据如表3所示：

表3

可见，使用实施例1-4所得的调和燃料比使用纯柴油的柴油机油耗率有所上升，最大升幅9%；未完全燃烧的碳氢化合物排放略有下降，氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳、碳烟均有明显下降，其中碳烟下降最为明显，幅度可达50%以上。本发明的调和燃料具有明显的环境效益。

Claims

1.一种B5生物柴油调和燃料，其特征在于，所述调和燃料的体积百分比组成为：0#柴油94-95%、乙酰丙酸乙酯2-4%、生物柴油1-3%和助溶剂0.03-0.05%、十六烷值提高剂0.01-0.05%。

2.如权利要求1所述的B5生物柴油调和燃料，其特征在于，所述助溶剂为聚乙二醇300。

3.如权利要求1所述的B5生物柴油调和燃料，其特征在于，所述十六烷值提高剂为硝酸异辛酯。

4.权利要求1所述B5生物柴油调和燃料的制备方法，其特征在于，先将乙酰丙酸乙酯、生物柴油混匀形成混合液，然后依次加入助溶剂、十六烷值提高剂得到混合物，之后再在搅拌下将上述混合物加入0#柴油中混匀，即得调和燃料。