CN110591770A - 一种适用于柴油机的菜籽油/乙醇/thf混合燃料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于柴油机的菜籽油/乙醇/THF混合燃料。通过掺混的技术手段，将各组分按照一定体积配比在40℃‑60℃的温度范围下调和得到混合燃料。先将乙醇加入菜籽油中形成不完全互溶的混合液，之后在搅拌下将PODE加入混合液中混合均匀，即得调和混合燃料。所得混合燃料稳定且均相，同时体系整体粘度满足传统柴油燃料要求。乙醇的加入可以提高燃烧效率，降低氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)的排放。四氢呋喃的添加提高燃料体系整体密度，使燃油喷射过程中的压力波传递更快，从而提高能量发动机输入能力和动力性能。

Description

一种适用于柴油机的菜籽油/乙醇/THF混合燃料
技术领域
本发明涉及内燃机可再生替代能源领域，具体涉及一种适用于柴油机的新型混合燃料。
背景技术
植物油作为生物燃料的应用已被广泛研究。通过某些方法提取的油具有与柴油燃料接近的同源物理特性，这使得它们有可能被用作生物燃料。其中菜籽油是从菜籽种子中提炼出来的植物油中相对高产的一种。菜籽油具有与其它植物油一样的氧化稳定性和挥发性相对较低的优点。然而，菜籽油的高粘度与密度成为其作为燃料应用的突出缺陷。因此，长期使用菜籽油会导致发动机耐久性问题，如喷油嘴的结焦、燃料雾化不良、较高的NOx排放以及活塞环的粘附。由于其高粘度的限制，菜籽油作为柴油替代燃料的使用进展缓慢。
目前将菜籽油作为燃料的主要方法是通过转酯化处理制备生物柴油。在制备新型替代燃料时主要依靠生物柴油与柴油以及醇类的掺混。比如，Kuszewski研究了乙醇含量高达25％的菜籽甲酯和乙醇混合物的自燃性能。研究表明，随着生物柴油中乙醇含量的增加，点火周期和燃烧延迟时间增加。乙醇组分每增加5％，生物柴油-乙醇混合物的衍生十六烷值平均减少3.4单位。因此可以根据内燃机性能选择相应燃料配比。参见{KuszewskiH.Experimental investigation of the autoignition properties of ethanol–biodiesel fuel blends.Fuel,2019,235:1301-1308.}(Kuszewski H.乙醇-生物柴油混合燃料自燃特性的实验研究。燃料,2019,235:1301-1308.)Zheng Z等人进行了生物柴油/乙醇双燃料RCCI(低温预混合燃烧模式)燃烧与排放试验研究，结果表明乙醇具有同时降低氮氧化物和烟尘排放的能力。但上述燃料生产方式依旧依赖与制备生物柴油。在此制备过程中会造成一定的能量损失且制备步骤繁琐。现有方法不能避免因转酯化反应造成的燃料制备过程中的原料油损耗，且在制备生物柴油的反应过程中也需要消耗相应的催化剂。为了避免这类损耗，寻求直接应用生物柴油原料油的方法是十分必要的。
由于乙醇具有较低的密度和粘度，较高的蒸发潜热和低热值，因此添加乙醇可以降低菜籽油燃料体系的密度与粘度以及燃烧温度，从而减少氮氧化物排放。然而，由于乙醇的十六烷值相对较低，将菜籽油与乙醇混合会降低十六烷值且二者的互溶能力并不显著。四氢呋喃(THF)具有与传统燃料相似的CO、NO和功率输出，已经被广泛应用于混合燃料体系中。作为一种十六烷值改进剂,THF同时具有较低的粘度的密度特性，可以很好的满足我们降低燃料体系密度与粘度，并且提高体系十六烷值的需求。且四氢呋喃自身含氧，有利于进一步降低排放。但目前针对于含THF混合燃料的研究还仅局限于生物柴油及柴油领域，还未有将之应用于菜籽油/乙醇燃料体系的相关报道。
目前未见到菜籽油/乙醇/THF混合燃料的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种适用于柴油机的菜籽油/乙醇/THF混合燃料，该燃料粘度、密度以及十六烷值与传统柴油燃料更为接近，是柴油机新型替代燃料。
本发明的一种适用于柴油机的菜籽油/乙醇/THF混合燃料，由以下体积分数的组分组成：
乙醇 30％～40％ 菜籽油 25％～35％ THF 35％～40％；
所述菜籽油为市售转基因一级菜籽油；
所述乙醇质量百分比纯度大于等于99.5％；
所述THF质量百分比纯度大于等于99.0％。
本发明提供的适用于柴油机的新型混合燃料具有以下优点：
1、将四氢呋喃加入菜籽油、乙醇两组分燃料中，配制成菜籽油/乙醇/四氢呋喃三种燃料混合的新型混合燃料。四氢呋喃作为助溶剂能有效解决菜籽油/乙醇不完全互溶问题。四氢呋喃燃料较高的含氧量使柴油机的碳烟、一氧化碳、碳氢化合物排放明显降低，且四氢呋喃作为可再生能源，原料来源十分广泛，一定程度上降低对石油资源的依赖。
2、乙醇与菜籽油混合燃料作为可再生能源，其使用能一定程度上解决对石油基燃料资源的过度依赖。二者的高挥发性能够促进着火前的油气混合过程，低粘度能够降低菜籽油作为燃料过高的粘度，且乙醇自身也含氧，有利于降低排放。
附图说明
图1为在40℃下不同比例的菜籽油/乙醇/THF的互溶情况。
具体实施方式
以下实施方式用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明提供的一种适用于柴油机的菜籽油/乙醇/THF混合燃料，由以下体积分数的组分组成：
乙醇 30％～40％ 菜籽油 25％～35％ THF 35％～40％。
所述菜籽油为市售转基因一级菜籽油，符合菜籽油GB 1536-2004。
所述乙醇质量百分比纯度大于等于99.5％。
所述THF质量百分比纯度大于等于99.0％。
优选的各组分含量为：乙醇30％，菜籽油35％，THF35％。在此配比下，体系整体粘度满足传统柴油燃料要求，但整体密度相对较高，使燃油喷射过程中的压力波传递更快，从而提高能量发动机输入能力和动力性能。
优选的各组分含量为：乙醇35％，菜籽油25％，THF40％。在此配比下，整个燃料体系中THF的相对含量较高，有利于体系整体十六烷值的提高，进而提升发动机燃烧稳定性及效率。
优选的各组分含量为：乙醇40％，菜籽油25％，THF 35％。在此配比下，整个燃料体系因乙醇比例较高，具有较高的含氧量，从而有利于降低柴油机燃烧过程中的烟气排放。
本发明燃料的制备方法包括以下步骤：按照体积配比量取各成分，先将乙醇加入菜籽油中形成不完全互溶的混合液，之后在搅拌下将THF加入混合液中混合均匀，即得调和混合燃料。本混合燃料推荐在40℃-70℃的温度范围下进行掺混。
本发明提供的含乙醇的新型混合燃料的运动粘度为2.88-3.70mm2/s，满足适用于传统柴油机的燃料粘度范围。
本发明提供的新型混合燃料，菜籽油/乙醇/THF具有良好的互溶性，所得混合燃料长期存放无分层。
在40℃下，当乙醇掺混比例在10％-90％之间，无法实现菜籽油与乙醇互溶。但从图1可以看出，通过滴定THF能实现低碳醇与菜籽油体系的互溶。
显然，菜籽油/乙醇/THF的各自比例需满足互溶的原则。
实施例1
乙醇15L，菜籽油17.5L，THF17.5L。
所述菜籽油为市售转基因一级菜籽油。所述乙醇质量百分比纯度99.5％。
所述THF质量百分比纯度为99.0％。
配置方法：先将乙醇加入菜籽油中形成不完全互溶的混合液，之后在搅拌下将THF加入混合液中混合均匀，即得调和混合燃料。
经测试：运动粘度为3.7mm2/s。
实施例2
乙醇17.5L，菜籽油12.5L，THF20L。
所述菜籽油为市售转基因一级菜籽油。所述乙醇质量百分比纯度99.5％。
所述THF质量百分比纯度为99.0％。
配置方法同实施例1
经测试：运动粘度为2.83mm2/s。
实施例3
乙醇20L，菜籽油12.5L，THF17.5L。
所述菜籽油为市售转基因一级菜籽油。所述乙醇质量百分比纯度99.5％。
所述THF质量百分比纯度为99.0％。
配置方法同实施例1
经测试：运动粘度为2.88mm2/s。
将实施例1-3中三种不同比例的混合燃料进行运动粘度测定，结果表明本发明提供的新型混合燃料在乙醇的低、中、高比例下，调和剂THF的添加量呈现出中间高两端低的趋势，所获得的混合燃料的粘度随乙醇比例的提高呈现出单调递减的趋势且得到显著改善。在加入调和剂THF之后燃料体系的粘度变化程度幅度高达49.64％，且在菜籽油含量较高的体系下，粘度改善的更为明显。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种适用于柴油机的菜籽油/乙醇/THF混合燃料，其特征在于由以下体积分数的组分组成：
乙醇30％～40％ 菜籽油25％～35％ THF35％～40％；
所述菜籽油为市售转基因一级菜籽油；
所述乙醇质量百分比纯度大于等于99.5％；
所述THF质量百分比纯度大于等于99.0％。
2.根据权利要求1所述的适用于柴油机的菜籽油/乙醇/THF混合燃料，其特征在于各组分体积分数为：乙醇30％、菜籽油35％，THF35％。
3.根据权利要求1所述的适用于柴油机的菜籽油/乙醇/THF混合燃料，其特征在于各组分体积分数为：乙醇35％、菜籽油25％，THF40％。
4.根据权利要求1所述的适用于柴油机的菜籽油/乙醇/THF混合燃料，其特征在于各组分体积分数为：乙醇40％、菜籽油25％，THF 35％。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108467751A (zh) * 2018-05-08 2018-08-31 天津大学 一种适用于柴油机的柴油、乙醇和四氢呋喃混合燃料
CN109897676A (zh) * 2019-02-03 2019-06-18 天津大学 一种适用于柴油机的大豆油/乙醇/四氢呋喃混合燃料

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108467751A (zh) * 2018-05-08 2018-08-31 天津大学 一种适用于柴油机的柴油、乙醇和四氢呋喃混合燃料
CN109897676A (zh) * 2019-02-03 2019-06-18 天津大学 一种适用于柴油机的大豆油/乙醇/四氢呋喃混合燃料

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