一种适用于柴油机的大豆油/乙醇/四氢呋喃混合燃料制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于柴油机的大豆油/乙醇/四氢呋喃混合燃料，由以下体积分数的成分组成：乙醇30％～45％大豆油20％～35％THF 35％～40％；本发明专利技术提供的新型混合燃料，大豆油/乙醇/THF具有良好的互溶性，所得混合燃料长期存放无分层。

A Soybean Oil/Ethanol/Tetrahydrofuran Mixed Fuel for Diesel Engine

The invention discloses a soybean oil/ethanol/tetrahydrofuran blend fuel suitable for diesel engines, which is composed of 30%-45% ethanol, 20%-35% soybean oil, 35%-40% THF, and a new type of blend fuel provided by the invention, soybean oil/ethanol/THF, has good mutual solubility, and the obtained blend fuel is stored without stratification for a long time.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于柴油机的大豆油/乙醇/四氢呋喃混合燃料
本专利技术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。
技术介绍
随着中国经济的快速发展，燃料总需求越来越大。为了应对燃料短缺问题，全世界对寻找替代和清洁燃料资源的关注正在上升。替代燃料的主要条件是可持续的燃料供应生产。其中生物质通常被认为是所有植物和植物来源的材料，如油料作物、淀粉、糖和动物粪便等材料。这类材料目前被国际社会认可为地球上唯一的可再生资源。利用其合理开发新型燃料用于在必要时取代化石燃料，对于缓解中国石油燃料压力，降低内燃机排气污染，促进生物质能源的合理利用具有重要的意义。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。几种类型的植物油已经被用作潜在的替代燃料，如大豆、油菜籽、棉花和棕榈油。其中大豆油是从大豆种子中提炼出来的植物油中最高产的一种。大豆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，大豆油的高粘度与密度成为其作为燃料应用的突出缺陷。因此，长期使用大豆油会导致发动机耐久性问题，如喷油嘴的结焦和燃料雾化不良以及较高NOx排放的活塞环的粘附。由于其高粘度的限制，大豆油作为柴油替代燃料的使用进展缓慢。目前将大豆油作为燃料的主要方法是通过转酯化处理制备生物柴油。这类研究主要是在不同的反应条件下，采用不同比例的油醇混合物进行转酯化反应。比如，KwanchareonP等人研究了柴油-生物柴油-乙醇混合物的溶解性、燃料特性和柴油发动机的排放特性。通过对所选择的混合燃料的密度、燃烧热、十六烷值、闪点和倾点等性能及其在柴油机中的排放性能进行了测试，并与基础柴油进行了比较，得出80％的柴油、15％的生物柴油和5％的乙醇是最合适的燃料比例。但是他们的研究并没有实现将生物柴油原料直接应用的成果，因此在获取生物柴油的过程中会涉及一系列的能量损耗的问题。参见{KwanchareonP,LuengnaruemitchaiA,Jai-InS.Solubilityofadiesel–biodiesel–ethanolblend,itsfuelproperties,anditsemissioncharacteristicsfromdieselengine.Fuel,2007,86(7-8):1053-1061.}(KwanchareonP,LuengnaruemitchaiA,Jai-InS.柴油-生物柴油-乙醇混合物的溶解性、燃料特性和柴油发动机的排放特性。燃料,2007,86(7-8):1053-1061.)ZhengZ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大豆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，将大豆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,四氢呋喃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。但目前针对于含四氢呋喃混合燃料的研究还仅局限于生物柴油及柴油领域，还未有将之应用于大豆油/乙醇燃料体系的相关报道。目前未见到大豆油/乙醇/四氢呋喃混合燃料的相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是不通过转酯化反应直接改善大豆油高粘度且与乙醇不易互溶等缺陷。提供一种适用于柴油机的大豆油/乙醇/四氢呋喃混合燃料，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。本专利技术提供的一种适用于柴油机的大豆油/乙醇/四氢呋喃混合燃料，由以下体积分数的成分组成：乙醇30％～45％大豆油20％～35％四氢呋喃35％～40％；所述大豆油为市售转基因一级大豆油；所述乙醇质量百分比浓度大于等于99.5％；所述四氢呋喃质量百分比浓度大于等于99.0％。本专利技术提供的适用于柴油机的新型混合燃料具有以下优点：1、将四氢呋喃加入大豆油、乙醇两组分燃料中，配制成大豆油/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大豆油/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、乙醇与大豆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，低粘度能够降低大豆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℃下不同比例的大豆油/乙醇/四氢呋喃的互溶情况。具体实施方式以下实施方式用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术提供的一种适用于柴油机的大豆油/乙醇/四氢呋喃混合燃料，由以下体积分数的成分组成：乙醇30％～45％大豆油20％～35％四氢呋喃35％～40％。所述大豆油为市售转基因一级大豆油。优选的大豆油为市售转基因一级大豆油，转基因大豆油更为经济。所述乙醇质量百分比浓度大于等于99.5％。所述四氢呋喃质量百分比浓度大于等于99.0％。优选的各组分含量为：乙醇30％，大豆油35％，四氢呋喃35％。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％，大豆油25％，四氢呋喃40％。在此配比下，整个燃料体系中四氢呋喃的相对含量较高，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45％，大豆油20％，四氢呋喃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。本专利技术燃料的制备方法包括以下步骤：按照体积配比量取各成分，先将乙醇加入大豆油中形成不完全互溶的混合液，之后在搅拌下将四氢呋喃加入混合液中混合均匀，即得调和混合燃料。本专利技术提供的含乙醇的新型混合燃料的运动粘度为2.42-4.12mm2/s，满足适用于传统柴油机的燃料粘度范围。本专利技术提供的新型混合燃料，大豆油/乙醇/四氢呋喃具有良好的互溶性，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，无法实现大豆油与甲/乙醇互溶。但从图1可以看出，通过滴定四氢呋喃能实现低碳醇与大豆油体系的互溶。显然，大豆油/乙醇/四氢呋喃的各自比例需满足互溶的原则。实施例1乙醇15L，大豆油17.5L，四氢呋喃17.5L。所述大豆油为市售转基因一级大豆油。所述乙醇质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于柴油机的大豆油/乙醇/四氢呋喃混合燃料，其特征在于由以下体积分数的成分组成：乙醇30％～45％大豆油20％～35％四氢呋喃35％～40％；所述大豆油为市售一级大豆油；所述乙醇质量百分比浓度大于等于99.5％；所述四氢呋喃质量百分比浓度大于等于99.0％。

【技术特征摘要】
1.一种适用于柴油机的大豆油/乙醇/四氢呋喃混合燃料，其特征在于由以下体积分数的成分组成：乙醇30％～45％大豆油20％～35％四氢呋喃35％～40％；所述大豆油为市售一级大豆油；所述乙醇质量百分比浓度大于等于99.5％；所述四氢呋喃质量百分比浓度大于等于99.0％。2.根据权利要求1所述的适用于柴油机的大豆油/乙醇/四氢呋喃混合燃料，其特征在于：混合燃料由以下体积分数的成分组成：乙醇30％、大豆油35％，四氢呋喃35％。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：金超，张曦媛，刘海峰，耿振龙，庞鑫彤，刘章浩，孙天韵，陈新宇，王烨昊，柴津舵，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12