[发明专利]一种确定生物柴油燃烧性能的方法

说明书

本发明涉及一种确定生物柴油燃烧性能的方法，具体步骤为：1.生物柴油建模样本及其燃烧性能数据的收集；2.生物柴油建模样本集的划分；3.生物柴油SiRMS结构描述符的计算；4.生物柴油特征SiRMS结构描述符的筛选；5.生物柴油燃烧性能预测模型的建立；6.生物柴油燃烧性能预测模型的验证、修正与确定；7.生物柴油燃烧性能预测模型的应用。燃烧性能可以衡量生物柴油在生产、储存和运输等过程中火灾风险的大小，实现生物柴油燃烧性能的有效预测能够对其设计、生产和操作等环节提供参考。本发明方法简单、概念清晰、应用简便、预测准确性高，为确定生物柴油燃烧性能提供了一种简便快速、准确可靠的方法。

技术领域

本发明属于生物燃料技术领域，尤其是一种确定生物柴油燃烧性能的方法，具体地说是一种根据生物柴油各组分的分子结构及其配比预测其燃烧性能的方法。

背景技术

随着经济的快速增长和不断发展，石油及其产品已普及工业生产和人民生活的各个角落，并且应用越来越广泛。然而石油储备是有限的，随着现代社会石油使用量的日益增长，石油储备量越来越显得捉襟见肘，这也成为了各个国家各个行业发展的掣肘。此外，石油及其产品对环境有着巨大污染，尤其是日趋严重的温室效应问题让各国石油安全形势逐年变得严峻。因此，寻找绿色环保可再生燃料成为当今研究的热点。

生物柴油(Biodiesel)是通过动植物油或其他富含三酰甘油(Triacylglycerols)的油脂原料与短链一元醇(Alcohol)在催化剂作用下发生酯交换反应获得的，这是一个从三酰甘油逐步转化为脂肪酸烷基酯(FAAE)的过程，联合脂肪酸烷基酯的混合产物统称为生物柴油。由于动植物油脂等不同来源的原料具有不同的脂肪酸组成，因此，生物柴油的化学组成取决于其生产原料，生物柴油的性质取决于其原料的特性以及反应中使用的醇。目前应用最多的是甲醇和乙醇酯化方式，其产物主要包含不同的脂肪酸烷基酯和醇，因此本专利描述的生物柴油为脂肪酸甲酯类生物柴油、脂肪酸乙酯类生物柴油或脂肪酸丁酯类生物柴油。与石油柴油燃料相比，生物柴油拥有较高的十六烷值，含氧量高，燃烧性能好；含硫量低或无含硫量，无芳烃含量，废气排放量少，对环境友好；来源广泛，包括藻类，油籽，动物脂肪和各种低价值材料，如废弃食用油，润滑脂和皂角；同时具有许多重要的技术优势，例如其固有的润滑性，较高的闪点和可生物降解性，是当前世界重点开发和推广的燃料油。

对于生物柴油而言，十六烷值、闪点和燃烧热是衡量油品质量和燃烧性能的最主要参数。十六烷值是衡量柴油产品自燃性的重要指标之一，也是评价柴油产品燃烧性能的重要参数。十六烷值越高，点火延迟时间越短，柴油产品的燃烧性能越好，越不容易产生爆震等不正常燃烧现象。从使用性和经济性两个角度，提高柴油产品的十六烷值很有意义。闪点是可燃液体在一定条件下产生的蒸气与空气形成的混合气体发生一闪即灭的现象，是衡量可燃液体安全性和燃烧性的重要参数之一。闪点的实验测定法可分为开杯闪点实验和闭杯闪点实验。实验标准主要分为ASTM标准和GB标准。一般而言，同样的试样开杯闪点实验测定的闪点值要高于闭杯闪点实验测定的闪点值。通常来说，闪点越低，物质的危险性越高。当液体温度高于闪点值时，一经火源作用就会着火，可能引发火灾，极度情况下甚至会引起爆炸。因此，为了在生产、储存、运输等环节更安全地、更有效地使用生物柴油产品，有必要掌握各类生物柴油闪点的数据，研究其变化规律，探究其变化的深层原因。燃烧热是衡量有机物火灾危险程度的重要参数。燃烧热值越高，火灾危险程度越大。从安全性角度，研究生物柴油燃烧热很有意义。因此，了解和掌握各种生物柴油的燃烧性能数据，对于加强生物柴油生产、储存、运输等过程中的安全管理，具有重要意义。

目前，经验公式估算和实验测定是预测生物柴油燃烧性能最直观有效的方法。但经验公式使用条件苛刻，适用范围较窄，并且准确度不高。而实验测定要求具备良好的实验设备，费用昂贵；实验周期长，工作量巨大；同时，实验测定结果往往因不同的实验设备、实验样品和实验环境而存在较大的差异。因此，有必要借助理论计算方法对生物柴油的燃烧性能进行理论预测，以弥补已有研究方法的缺陷与不足。