一种适用于柴油机的大豆油/甲醇/PODE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/PODE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％聚甲氧基二甲醚(PODE)35％～40％。本发明专利技术提供的新型混合燃料，大豆油/甲醇/PODE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/PODE Mixed Fuel for Diesel Engine

The invention discloses a soybean oil/methanol/PODE blend fuel suitable for diesel engines, which is composed of 30%-40% methanol, 20%-35% soybean oil and 35%-40% polymethoxydimethyl ether (PODE). The soybean oil/methanol/PODE blend fuel provided by the invention 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/PODE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LikozarB等人将大豆油与甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇和叔丁醇分别进行转酯化反应制备了生物柴油，具体参见{LikozarB,LevecJ.Transesterificationofcanola,palm,peanut,soybeanandsunfloweroilwithmethanol,ethanol,isopropanol,butanolandtert-butanoltobiodiesel:modellingofchemicalequilibrium,reactionkineticsandmasstransferbasedonfattyacidcomposition.ApplEnergy2014；123:108–20.}(LikozarB,LevecJ.通过酯交换反应制备菜籽油、棕榈油、花生油、大豆油和向日葵油与甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇和叔丁醇的生物柴油：建立基于脂肪酸组成的化学平衡、反应动力学和传质模型。应用能源2014；123:108–20.)。但是在进行转酯化反应的过程中会造成一定程度的能量损耗。与此同时，RakopoulosDC等人的研究表明，通过在生物柴油燃料体系中添加醇类，能够显著提高整个燃料体系的含氧量，从而减少柴油机燃烧过程中的烟气排放，具体参见：{RakopoulosDC,RakopoulosCD,GiakoumisEG,PapagiannakisRG.EvaluatingOxygenatedFuel’sInfluenceonCombustionandEmissionsinDieselEnginesUsingaTwo-ZoneCombustionModel.JournalofEnergyEngineering,2018,144(4):04018046-.}(RakopoulosDC,RakopoulosCD,GiakoumisEG,PapagiannakisRG.用双区燃烧模型评价含氧燃料对柴油机燃烧和排放的影响。能源工程杂志,2018,144(4):04018046-.)但上述改善燃料体系含氧量的研究依旧是基于生物柴油燃料体系。而在生物柴油原料油含氧量改善方面的研究并未进行。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。但是甲醇与大豆油的互溶特性并不喜人，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。PODE作为一种十六烷值改进剂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。但目前针对于含PODE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燃料体系的相关报道。目前未见到大豆油/甲醇/PODE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/PODE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/PODE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％PODE35％～40％；所述大豆油为一级大豆油；所述甲醇质量百分比浓度大于等于99.5％；所述PODE为PODE3-6的混合物。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、PODE具有较高的十六烷值，十六烷值在60左右，且自身氧含量很高，在47％左右。PODE不仅能提高混合燃料的整体十六烷值，且较高的氧含量能有效降低排放。PODE作为调和剂有效解决了大豆油与甲醇不完全互溶的问题。PODE作为可再生能源，具有来源广泛的生物质背景，它的应用能够在一定程度上缓解能源危机以及环境问题所带来的压力，实现可再生替代燃料的方便获取。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化石燃料资源的过度依赖。甲醇作为醇类的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/PODE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/PODE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％聚甲氧基二甲醚(PODE)35％～40％。所述大豆油为一级大豆油。优选的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PODE为混合物，其结构式为CH3O–(CH2O)n–CH3，其中n为3～6。优选的各组分含量为：甲醇30％，大豆油35％，PODE35％；优点是在此配比下，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40％，大豆油20％，PODE40％；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35％，大豆油30％，PODE35％；在此配比下，整个燃料体系的各项数据更平均，价格相对经济合理。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PODE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2.43-4.26mm2/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/PODE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％PODE 35％～40％；所述大豆油为一级大豆油；所述甲醇质量百分比浓度大于等于99.5％；所述PODE为PODE3‑6的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种适用于柴油机的大豆油/甲醇/PODE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％PODE35％～40％；所述大豆油为一级大豆油；所述甲醇质量百分比浓度大于等于99.5％；所述PODE为PODE3-6的混合物。2.根据权利要求1所述的适用于柴油机的大豆油/甲醇/PODE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％、PODE35％。3.根据权利...

【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