[发明专利]一种适用于柴油机的大豆油/乙醇/四氢呋喃混合燃料

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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，Kwanchareon P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{Kwanchareon P,Luengnaruemitchai A,Jai-In S.Solubility of a diesel–biodiesel–ethanol blend,its fuel properties,and its emission characteristics fromdiesel engine.Fuel,2007,86(7-8):1053-1061.}(Kwanchareon P,LuengnaruemitchaiA,Jai-In S.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.)

Zheng Z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。