CN105482858B - 一种用于评价石脑油理化特性的替代物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于评价石脑油理化特性的替代物，该替代物包括直链烷烃、支链烷烃以及环烷烃，该替代物的挥发性、低热值、密度、粘度、碳氢原子比等与石脑油接近，能够准确描述石脑油的挥发性、低热值、密度、粘度、碳氢原子比、着火特性等理化指标。

Description

一种用于评价石脑油理化特性的替代物
技术领域
本发明属于石油化工技术领域，更具体涉及一种用于评价石脑油理化特性的替代物。
背景技术
柴油的挥发性差，着火特性好，油耗较低，但是其燃烧产生的颗粒物和氮氧化物(NOx)排放较高，严重污染环境，危害人类健康，一直以来难以解决。相比于柴油而言，石脑油由于其高挥发性和非常低的十六烷值，十分适合作为压燃燃料。结合先进的燃烧模式，如部分预混压燃和多段预混压燃，石脑油能够实现高效清洁燃烧，大幅减少NOx和碳烟排放，是未来发动机较为适宜的燃料之一。
目前关于石脑油的理化特性(如低热值、密度、着火延迟、火焰传播速度等)研究较少，这一定程度上由石脑油成分组成复杂导致。因此需要在研究和实际应用中通过一种或几种化学组分来表征其理化特性。尽管目前常用的汽油和柴油已有较多的替代组分构成，但由于石脑油和这两种燃料成分和理化特性上均有较大差异，因此现有的替代组分不能评价石脑油的理化特性，需要提出新的替代组分来表征石脑油。
发明内容
本发明的目的是是提供一种替代物能够表征石脑油的理化特性。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于评价石脑油理化特性的替代物，所述替代物包括直链烷烃、支链烷烃以及环烷烃。
优选地，所述直链烷烃、支链烷烃以及环烷烃的碳数均在5～8之间。
优选地，所述直链烷烃为正庚烷。
优选地，所述支链烷烃为异辛烷。
优选地，所述环烷烃为甲基环己烷。
优选地，所述直链烷烃的体积百分比为20-50％，所述支链烷烃的体积百分比为20-50％，所述环烷烃的体积百分比为10-40％。
优选地，所述直链烷烃的体积百分比为33.8％，所述支链烷烃的体积百分比为43.2％，所述环烷烃的体积百分比为23％。
优选地，所述直链烷烃的体积百分比为35.4％，所述支链烷烃的体积百分比为34.3％，所述环烷烃的体积百分比为30.3％。
优选地，所述直链烷烃、支链烷烃以及环烷烃的纯度均大于99％。
本发明提供了一种用于评价石脑油理化特性的替代物，该替代物包括直链烷烃、支链烷烃以及环烷烃，该替代物的挥发性、低热值、密度、粘度、碳氢原子比等与石脑油接近，能够准确描述石脑油的挥发性、低热值、密度、粘度、碳氢原子比、着火特性等理化指标。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来c讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1A为实施例一的在当量比是0.5，初始压力是30bar的条件下本发明的替代物与石脑油的着火延迟期随温度变化的对比图；
图1B为实施例一的在当量比是0.5，初始压力是20bar的条件下本发明的替代物和石脑油的着火延迟期随温度变化的对比图；
图2A为实施例二的在当量比是0.5，初始压力是30bar的条件下本发明的替代物与石脑油的着火延迟期随温度变化的对比图；
图2B为实施例二的在当量比是0.5，初始压力是20bar的条件下本发明的替代物和石脑油的着火延迟期随温度变化的对比图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
一种用于评价石脑油理化特性的替代物，所述替代物包括直链烷烃、支链烷烃以及环烷烃。该替代物的挥发性、低热值、密度、粘度、碳氢原子比等与石脑油接近，能够准确描述石脑油的挥发性、低热值、密度、粘度、碳氢原子比、着火特性等理化指标。
进一步地，所述直链烷烃、支链烷烃以及环烷烃的纯度均大于99％。所述直链烷烃、支链烷烃以及环烷烃的碳数均在5～8之间。
进一步地，所述直链烷烃是但不限于正庚烷。所述支链烷烃是但不限于异辛烷(2,2,4-三甲基戊烷)。所述环烷烃是但不限于甲基环己烷。正庚烷、异辛烷以及甲基环己烷组成的替代物或称为混合燃料能够更好的用于评价石脑油的理化特征。替代物各组分之间互溶性较好，在常温常压条件下掺混搅拌均匀即可得到。
进一步地，所述直链烷烃的体积百分比为20-50％，所述支链烷烃的体积百分比为20-50％，所述环烷烃的体积百分比为10-40％。即，正庚烷、异辛烷以及甲基环己烷的体积百分比为20-50％、20-50％、10-40％。
通过以下三个实施例对上述替代物进行详细说明：
实施例1
本实施例提供了一种石脑油替代物，所述替代物由33.8％的正庚烷、43.2％的异辛烷和23％的甲基环己烷组成(上述百分比均为体积百分比)。
替代物RON和MON利用如下公式进行计算：
RON＝∑xiRONi
MON＝∑xiMONi
其中xi为第i种组分的摩尔比，摩尔比可以根据组分的体积比、密度和分子量转化得到。RONi和MONi分别为第i种组分的研究法辛烷值和马达法辛烷值。计算出的辛烷值应在50-80之间，RON和MON的差值在0-3之间。
为了进一步验证本发明所述石油脑替代物的应用效果(替代效果)，本实施例还进一步提供了一种石脑油作为对照，所述石脑油具体组成为体积比46.2％直链烷烃、27.9％支链烷烃、18.8％环烷烃、6.4％芳香烃和0.7％烯烃，其RON(研究法辛烷值)和MON(马达法辛烷值)分别为59和58，碳氢原子比为0.46，低热值为44.56MJ/kg。
通过上面的公式可以得到替代物的RON和MON分别为59和58，碳氢原子比为0.44，低热值为44.53MJ/kg。对比相关的参数可知，本发明所述石油脑替代物和石脑油各项性质相同或相似，完全可用于该石脑油的替代。此外，经试验验证，本实施例所述替代物(或称为替代燃料)的着火延迟期同样与石脑油非常接近，具体对比结果如图1A、1B所示。
实施例2：
本实施例提供了一种石脑油替代物，所述替代物由体积比35.4％的正庚烷、34.3％的异辛烷和30.3％的甲基环己烷组成。
为了进一步验证本发明所述石油脑替代物的应用效果(替代效果)，本实施例还进一步提供了一种石脑油作为对照，所述石脑油具体组成为体积比37.8％直链烷烃、37.1％支链烷烃、19.3％环烷烃、5.5％芳香烃和0.3％烯烃，其RON为56，碳氢原子比为0.46，密度为0.708g/cm3，低热值为44.6MJ/kg。替代物的RON利用跟实施例一相同的方法可以计算得到，为56，密度为0.712g/cm3，碳氢原子比为0.46，低热值为44.1MJ/kg。
对比相关的参数可知，本实施例的石油脑替代物和石脑油各项性质相同或相似。替代物(或称为替代燃料)的着火延迟期与石脑油对比如图2A、2B所示，二者非常接近。
实施例3：
本实施例提供了一种石脑油替代物，所述替代物由体积比为45.4％的正己烷、31.4％的异戊烷和23.2％的甲基环己烷的组成。
为了进一步验证本发明所述石油脑替代物的应用效果(替代效果)，本实施例还进一步提供了一种石脑油作为对照，所述石脑油具体组成为体积比46.2％直链烷烃、27.9％支链烷烃、18.8％环烷烃、6.4％芳香烃和0.7％烯烃，RON和MON分别为59和58。
通过上面的公式可以得到替代物的RON和MON分别为58和57，与其替代的石脑油非常接近。本发明给出了石脑油替代物的具体成分组成和比例。采用本发明得到的替代物，可以准确描述石脑的挥发性、低热值、密度、粘度、碳氢原子比、着火特性等理化指标。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种用于评价石脑油理化特性的替代物，其特征在于，所述替代物包括直链烷烃、支链烷烃以及环烷烃；所述直链烷烃、支链烷烃以及环烷烃的碳数均在5～8之间；所述直链烷烃的体积百分比为20-50％，所述支链烷烃的体积百分比为20-50％，所述环烷烃的体积百分比为10-40％；
所述直链烷烃为正庚烷；所述支链烷烃为异辛烷；所述环烷烃为甲基环己烷。
2.根据权利要求1所述的替代物，其特征在于，所述直链烷烃的体积百分比为33.8％，所述支链烷烃的体积百分比为43.2％，所述环烷烃的体积百分比为23％。
3.根据权利要求1所述的替代物，其特征在于，所述直链烷烃的体积百分比为35.4％，所述支链烷烃的体积百分比为34.3％，所述环烷烃的体积百分比为30.3％。
4.根据权利要求1至3任一项所述的替代物，其特征在于，所述直链烷烃、支链烷烃以及环烷烃的纯度均大于99％。
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