一种适用于柴油机的大豆油/甲醇/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/甲醇/四氢呋喃混合燃料，由以下体积分数的成分组成：甲醇30％～40％大豆油20％～35％四氢呋喃35％～40％；本发明专利技术提供的新型混合燃料，大豆油/甲醇/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/Methanol/Tetrahydrofuran Mixed Fuel for Diesel Engine

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

【技术实现步骤摘要】
一种适用于柴油机的大豆油/甲醇/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大豆油/甲醇/四氢呋喃新型混合燃料。
技术介绍
自上世纪70年代能源危机爆发之后，传统的石油基燃料的供应愈发成为内燃机应用的掣肘。另外，内燃机保有量的增加极大地挑战环境的承受力，排放问题与能源问题的解决一并成为低碳发展的新要求。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。目前将植物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。继而将获得的生物柴油与柴油或者其他醇类添加剂混合制备替代燃料。比如SunY等人研究了超临界甲醇、乙醇和1-丁醇与荠蓝油进行酯交换反应制备相应生物柴油的对比研究，参见{SunY,ReddyHK,MuppaneniT,PonnusamyS,PatilPD,LiC,etal.Acomparativestudyofdirecttransesterificationofcamelinaoilundersupercriticalmethanol,ethanoland1-butanolconditions.Fuel2014；135:530–6.}(SunY,ReddyHK,MuppaneniT,PonnusamyS,PatilPD,LiC,等.超临界甲醇、乙醇和正丁醇条件下茶油直接酯交换反应的比较研究。燃料2014；135:530–6.)并未实现该种植物油作为燃料的直接应用。现有方法不能避免因转酯化反应造成的原料油损耗，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。甲醇具有较高的含氧量，较低的粘度和密度，且甲醇生产投资和生产成本低。因此将甲醇与大豆油建立混合燃料体系是相对经济并且能显著改善大豆油高粘度与密度的缺陷。但是甲醇与大豆油在一般的环境温度下并不能够稳定互溶，同时由于甲醇的十六烷值相对较低，将大豆油与甲醇混合会降低十六烷值。而过低的十六烷值容易导致柴油机运转不稳定，如发动机爆燃、起动困难、油耗高，等问题。四氢呋喃(THF)被认为是一种有前途的生物燃料。其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。ISO等人，以四氢呋喃为溶剂通过红花油与甲醇的转酯化反应制备生物柴油。但是四氢呋喃会限制反应中必需的酶的活性。具体参见{IsoM,ChenB,EguchiM,KudoT,ShresthaS.Productionofbiodieselfuelfromtriglyceridesandalcoholusingimmobilizedlipase.JMolCatalBEnzym2002；16:53–8.}(IsoM,ChenB,EguchiM,KudoT,ShresthaS.利用固定化脂肪酶从甘油三酯和乙醇中生产生物柴油。分子催化B酶杂志2002；16:53–8.),目前未见到大豆油/甲醇/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甲醇不易互溶等缺陷。提供一种适用于柴油机的大豆油/甲醇/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/甲醇/四氢呋喃混合燃料，由以下体积分数的成分组成：甲醇30％～40％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，所述甲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、甲醇两组分燃料中，配制成大豆油/甲醇/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/甲醇不完全互溶问题。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、甲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，且甲醇自身也含氧，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/甲醇/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/甲醇/四氢呋喃混合燃料，由以下体积分数的成分组成：甲醇30％～40％大豆油20％～35％四氢呋喃35％～40％；所述大豆油为市售一级大豆油。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。所述甲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：甲醇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：甲醇35％，大豆油25％，四氢呋喃40％；在此配比下，整个燃料体系的十六烷值更高。优选的各组分含量为：甲醇40％，大豆油20％，四氢呋喃40％；在此配比下，整个燃料体系因甲醇比例较高，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。本专利技术上述燃料的制备方法包括以下步骤：按照体积配比量取各成分，先将甲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。通过测试本专利技术提供的含甲醇的新型混合燃料的运动粘度为2.05-3.77mm2/s。而常规柴油机适用的柴油运动粘度为2.0-4.5mm2/s，因此本专利技术提供的含甲醇的新型混合燃料可以在柴油机中应用。本专利技术提供的新型混合燃料，大豆油/甲醇/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，当甲醇掺混比例在10％-90％之间，无法实现大豆油与甲醇互溶。但从图1可以看出，通过滴定四氢呋喃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于柴油机的大豆油/甲醇/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：甲醇 30％～40％ 大豆油 20％～35％ 四氢呋喃 35％～40％；所述大豆油为市售一级大豆油，所述甲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/甲醇/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：甲醇30％～40％大豆油20％～35％四氢呋喃35％～40％；所述大豆油为市售一级大豆油，所述甲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/甲醇/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：甲醇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，庞鑫彤，王烨昊，刘章浩，陈新宇，孙天韵，柴津舵，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12