一种生物质基γ戊内酯-汽油调和燃料及其制备方法技术

本发明专利技术属于生物质能技术领域，公开了一种生物质基γ戊内酯‑汽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：95#汽油95%‑97.5%、γ戊内酯2.5%‑5%和助溶剂0.1%‑0.2%。本发明专利技术配制的系列调和燃料，其理化特性和动力性能良好，其在汽油机中燃烧的一氧化碳、氮氧化物、未完全燃烧碳氢等污染物排放比燃烧汽油有明显降低，可用于车用汽油发动机，实现节能减排。

A biomass based gamma valerolactone gasoline blend and preparation method thereof

The invention belongs to the technical field of biomass, discloses a biomass based gamma valerolactone gasoline blend and preparation method thereof. The percentage of the volume of the fuel harmonic components: 95# gasoline 95% 97.5%, 2.5% 5% gamma valerolactone and cosolvent 0.1% 0.2%. The prepared series of blended fuel, its physical and chemical properties and good dynamic performance, the combustion in a gasoline engine of carbon monoxide, nitrogen oxides, unburned hydrocarbon and other pollutants emissions are lower than gasoline, can be used for gasoline engine, to achieve energy saving and emission reduction.

【技术实现步骤摘要】
一种生物质基γ戊内酯-汽油调和燃料及其制备方法
本专利技术属于生物质能
，特别涉及一种生物质基γ戊内酯-汽油调和燃料及其制备方法。
技术介绍
生物质液体燃料技术是生物质能转化利用技术中最重要的部分之一，合理地发展生物质液体燃料产业不仅对增强我国石油安全具有重要战略意义，而且对于缓解我国能源和资源压力、减轻生态环境污染和发展社会经济等具有现实意义。随着我国经济社会的快速发展，我国石油进口量逐年攀升，2015年和2016年我国进口原油分别为3.28和3.81亿吨，对外依存分别为60.6%和65.6%（比预期提前了4年），远远超过了国际石油安全的警戒线（依存度50%），供需矛盾突出，严重威胁我国的石油供应安全。因此，开发具有巨大资源潜力的生物质能源，并高效生产和利用生物质液体燃料，可以提升可再生能源在能源中的比值，减轻对国内石油的开采，降低对进口能源的依赖，从而有效改善我国的能源结构，保障我国能源安全。汽车发动机尾气排放出一氧化碳、氮氧化物、未完全燃烧碳氢、颗粒物、烟气等污染物，虽然目前发动机校准时尽可能地符合排放标准，但仍要进行排放性能和发动机效率之间的权衡。为了减少氮氧化物的排放，发动机使用了废气再循环系统、选择性催化还原系统和微粒过滤器等技术，但一氧化碳、未完全燃烧碳氢等污染物仍然没有减少。因此在保证发动机动力变化不大情况下，尽可能的减少排放是发动机最重要的研究方面。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。目前γ戊内酯的商业合成方法主要是以乙酰丙酸为原料，在液相中通过贵金属催化剂分子H2液相加氢为脱水环酯化合成。国内对生物柴油、乙醇、二甲醚等的车用燃料利用研究较多，本申请人对乙酰丙酸乙酯也进行了乙酰丙酸乙酯柴油的混合燃料研究，并进行相关专利的申报，已应用于柴油发动机。而γ戊内酯作为一种燃料性能较好的液体燃料，一直未能用于汽油发动机。本专利技术人通过深入研究其相关理化特性，得出其辛烷值高于汽油，与汽油混溶性良好的特点，通过进行全面的燃料燃烧特性、动力性、排放性等实验研究，总结了规律，提出了创造性的新颖的混合燃料。该燃料制取方法简单易行，对汽油发动机可起到良好的节能减排作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种生物质基γ戊内酯-汽油调和燃料及其制备方法，本专利技术调和燃料，其理化特性和动力性能良好，其在汽油机中燃烧的一氧化碳、氮氧化物、未完全燃烧碳氢等污染物排放比燃烧汽油有明显降低，可用于车用汽油发动机，实现节能减排。本专利技术采用的技术方案如下：一种生物质基γ戊内酯-汽油调和燃料，所述调和燃料的体积百分比组成为：95#汽油95%-97.5%、γ戊内酯2.5%-5%，助溶剂0.1%-0.2%。所述助溶剂为190号溶剂油。所述的γ戊内酯-汽油调和燃料，优选地，其体积百分比组成为：95#汽油97.5%、γ戊内酯2.4%和助溶剂0.1%；或95#汽油96%、γ戊内酯3.9%和助溶剂0.1%；或95#汽油95%、γ戊内酯4.8%和助溶剂0.2%。本专利技术还提供了一种所述γ戊内酯-汽油调和燃料的制备方法，先将γ戊内酯、95#汽油混匀形成混合液，然后加入助溶剂并均匀搅拌1-3分钟，得到稳定混合物。本专利技术γ戊内酯-汽油调和燃料具有以下性能指标：（1）在辛烷值、密度、运动黏度、硫含量、蒸气压、馏程残留量等理化特性方面满足汽油的标准要求。（2）在汽油机动力性和经济性方面和纯汽油基本持平，满足车用性能要求。（3）在排放性方面未完全燃烧碳氢最大下降28.7%，一氧化碳最大下降19.5%，氮氧化物排放最大下降36.4%，减排效果十分明显。本专利技术混合燃料的理化特性和动力性能良好，其在汽油机中燃烧的未完全燃烧碳氢、一氧化碳、氮氧化物等污染物排放比燃烧汽油有明显降低，可用于车用汽油发动机，实现节能减排。附图说明图1为本专利技术调和燃料与汽油的外特性动力、经济比较图。图2为本专利技术调和燃料与汽油的外特性排放数据比较图。具体实施方式以下以具体实施例来说明本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不限于此：实施例1-3中所用助溶剂为190号溶剂油。实施例1一种γ戊内酯-汽油调和燃料，其体积百分比组成为：95#汽油97.5%、γ戊内酯2.4%和助溶剂0.1%。制备方法如下：按体积百分比将γ戊内酯、汽油混匀形成混合液，然后加入助溶剂并均匀搅拌1-3分钟，得到稳定混合物。该混合燃料用G1表示。实施例2一种γ戊内酯-汽油调和燃料，其体积百分比组成为：95#汽油96%、γ戊内酯3.9%和助溶剂0.1%。制备方法同实施例1。该混合燃料用G2表示。实施例3一种γ戊内酯-汽油调和燃料，其体积百分比组成为：95#汽油95%、γ戊内酯4.8%和助溶剂0.2%。制备方法同实施例1。该混合燃料用G3表示。对实施例1-3制得的γ戊内酯-汽油调和燃料进行互溶性、理化特性的测定和动力、经济和排放性的测定。（1）互溶性、理化特性的测定：将实施例1-3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3个月，结果显示均无分层和浑浊现象。理化特性满足GB17930-2016。（2）动力、经济性测定：对调和燃料的动力、经济、排放性进行验证，采用GW4G15型汽油发动机进行，发动机的主要技术参数详见表1，调和燃料与汽油的外特性扭矩（动力性）和经济性比较见图1。表1项目参数缸径75（mm）行程84.7（mm）压缩比10.5:1排量1497（ml）额定/净功率77±3/6000（kW/r/min）最大转矩138±4/4200（N·m/r/min）最低油耗265（g/kw·h）燃油牌号≥93#怠速850±25r/min点火顺序1-3-4-2从图1可以看出，单独燃用纯汽油（G0）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，扭矩有所下降。整体上发动机燃用纯汽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γ-戊内脂增大而减小，但由于掺混比例不大，降幅较小，平均最大降幅为8.9%（G3），仍然能够在汽油发动机上正常使用。使用实施例1-3所得的调和燃料比使用纯汽油的汽油机油耗率有所上升，平均最大升幅为10.1%（G3）。（3）排放性测定：在发动机转速为1200r/min-5500r/min外特性测试得到调和燃料的排放性数据如图2所示。相比纯汽油，氮氧化物、未完全燃烧的碳氢、一氧化碳等排放均有明显下降，其中氮氧化物排放下降最为明显，幅度可达36%以上。本专利技术的调和燃料具有明显的环境效益。上述实施例为本专利技术优选的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本专利技术所作的改变均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质基γ戊内酯‑汽油调和燃料，其特征在于，所述调和燃料的体积百分比组成为：95#汽油95%‑97.5%、γ戊内酯2.5%‑5%和助溶剂0.1%‑0.2%。

【技术特征摘要】
1.一种生物质基γ戊内酯-汽油调和燃料，其特征在于，所述调和燃料的体积百分比组成为：95#汽油95%-97.5%、γ戊内酯2.5%-5%和助溶剂0.1%-0.2%。2.如权利要求1所述的γ戊内酯-汽油调和燃料，其特征在于，所述助溶剂为190号溶剂油。3.如权利要求1所述的γ戊内酯-汽油调和燃料，其特征在于，其体积百分比组成为：95#汽油97.5%、γ戊内酯2.4%和助溶剂0.1%。4.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷廷宙，王志伟，杨淼，辛晓菲，林鹿，陈高峰，李学琴，关倩，唐兴，杨延涛，徐海燕，李自杰，何晓峰，
申请(专利权)人：河南省科学院能源研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41