[发明专利]一种适用于柴油机的大豆油/甲醇/PODE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/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。

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Likozar B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{Likozar B,Levec J.Transesterification of canola,palm,peanut,soybeanand sunflower oil with methanol,ethanol,isopropanol,butanol and tert-butanolto biodiesel:modelling of chemical equilibrium,reaction kinetics and masstransfer based on fatty acid composition.Appl Energy 2014；123:108–20.}(Likozar B,Levec J.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，Rakopoulos DC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：{Rakopoulos DC,Rakopoulos CD,Giakoumis EG,Papagiannakis RG.EvaluatingOxygenated Fuel’s Influence on Combustion and Emissions in Diesel EnginesUsing a Two-Zone Combustion Model.Journal of Energy Engineering,2018,144(4):04018046-.}(Rakopoulos DC,Rakopoulos CD,Giakoumis EG,Papagiannakis RG.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。