适用于柴油机的菜籽油/乙醇/PODE混合燃料.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910877878.6 (22)申请日 2019.09.17 (71)申请人 天津大学 地址 300072 天津市南开区卫津路92号 (72)发明人 金超张曦媛刘海峰耿振龙 刘昕孙天韵陈新宇刘章浩 王烨昊 (74)专利代理机构 天津市北洋有限责任专利代 理事务所 12201 代理人 李素兰 (51)Int.Cl. C10L 1/02(2006.01) C10L 1/18(2006.01) C10L 1/185(2006.01) (54)发明名称 一种适用于柴油机的菜籽油/乙。

2、醇/PODE混 合燃料 (57)摘要 本发明公开了一种适用于柴油机的菜籽油/ 乙醇/PODE混合燃料。 通过掺混的技术手段， 将各 组分按照一定体积配比在40-60的温度范围 下调和得到混合燃料。 先将乙醇加入菜籽油中形 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。 所得 混合燃料稳定且均相， 同时体系整体粘度满足传 统柴油燃料要求。 乙醇的加入可以提高燃烧效 率， 降低氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)的排放。 PODE的添加可以对菜籽油与乙醇基础体系的十 六烷值起到一定程度的改善作用， 并且提高燃料 体系整体密度， 使燃油喷射过程中的压力波传递。

3、 更快， 从而提高能量发动机输入能力和动力性 能。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 110591771 A 2019.12.20 CN 110591771 A 1.一种适用于柴油机的菜籽油/乙醇/PODE混合燃料， 其特征在于由以下体积分数的组 分组成： 乙醇3050 菜籽油1535 PODE 3540； 所述菜籽油为市售转基因一级菜籽油； 所述乙醇纯度质量百分比大于等于99.5； 所述PODE为混合物， 其结构式为CH3O(CH2O)nCH3， 其中n的范围是3-6。 2.根据权利要求1所述的适用于柴油机的菜籽油/乙醇/PODE混合燃料， 其特征在于:各 组分体积分数为： 乙醇3。

4、0、 菜籽油30， PODE 40。 3.根据权利要求1所述的适用于柴油机的菜籽油/乙醇/PODE混合燃料， 其特征在于:各 组分体积分数为： 乙醇40、 菜籽油25， PODE 35。 4.根据权利要求1所述的适用于柴油机的菜籽油/乙醇/PODE混合燃料， 其特征在于:各 组分体积分数为： 乙醇50、 菜籽油20， PODE30。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110591771 A 2 一种适用于柴油机的菜籽油/乙醇/PODE混合燃料 技术领域 0001 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 0002 植物油作为生物燃料的应用已被广。

5、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。 中国作为全球最大的菜籽油生产国， 菜 籽油的资源丰富。 菜籽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， 菜籽油的高粘度与密度成为其作为燃料应用的突出缺陷。 因此， 长期使用菜籽油会导 致发动机耐久性问题， 如喷油嘴的结焦、 燃料雾化不良、 较高的NOx排放以及活塞环的粘附。 由于其高粘度的限制， 菜籽油作为柴油替代燃料的使用进展缓慢。 0003 目前将菜籽油作为燃料的主要制备方法是通过转酯。

6、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， Encinar等人研究了超声波对生物柴油酯交换反应速率的加速作用， 并研究了超声功率、 催 化剂(KOH)浓度和甲醇油摩尔比等操作变量对反应的影响。 参见Encinar J,Pardal A,S nchez N,et al.Biodiesel by transesterification of rapeseed oil using ultrasound:a kinetic study of base-catalysed reactions.Energies,2018,11(9): 22。

7、29.(Encinar J,Pardal A,Snchez N,等。 超声波催化菜籽油酯交换反应制备生物柴 油： 碱催化反应动力学研究。 能源， 2018,11(9):2229.)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。 0004 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 降低菜籽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。

8、排放。 然而， 由于乙醇 的十六烷值相对较低， 将菜籽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。 PODE作为一种十六烷值改进剂可以很好的满足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 未有将之应用于菜籽油/乙醇燃料体系的相关报道。 0005 目前未见到菜籽油/乙醇/PODE混合燃料的相关报道。 发明内容 0006 本发明的目的在于克服已有技术的缺点， 提供一种适用于柴油机的菜籽油/乙醇/ 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。 0007。

9、 本发明的一种适用于柴油机的菜籽油/乙醇/PODE混合燃料， 由以下体积分数的组 说明书 1/3 页 3 CN 110591771 A 3 分组成： 0008 乙醇3050菜籽油1535PODE 3540； 0009 所述菜籽油为市售转基因一级菜籽油； 0010 所述乙醇纯度质量百分比大于等于99.5； 0011 所述PODE为混合物， 其结构式为CH3O(CH2O)nCH3， 其中n的范围是3-6。 0012 通过测试本发明提供的含乙醇的新型混合燃料的运动粘度为2.28-4.19mm2/s， 满 足适用于传统柴油机的燃料粘度范围。 0013 本发明提供的新型混合燃料， 菜籽油/乙醇/PODE。

10、具有良好的互溶性， 所得混合燃 料长期存放无分层。 0014 本发明提供的适用于柴油机的新型混合燃料具有以下优点： 0015 1、 PODE具有较高的十六烷值， 十六烷值在87.7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 调和剂有效解决了菜籽油与甲/乙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。 0016 2、 乙醇与菜籽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。

11、燃料 资源的过度依赖。 乙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 够降低菜籽油作为燃料过高的粘度， 且乙醇自身也含氧， 有利于降低排放。 附图说明 0017 图1为在40下不同比例的菜籽油/乙醇/PODE的互溶情况。 具体实施方式 0018 以下实施方式用于说明本发明， 但不用来限制本发明的范围。 0019 本发明提供的一种适用于柴油机的菜籽油/乙醇/PODE混合燃料， 由以下体积分数 的成分组成： 0020 乙醇3050菜籽油1535PODE 3540。 0021 所述菜籽油为市售转基因一级菜籽油， 符合菜籽油GB 1536-2004。 0022 所述乙醇纯度质量百分。

12、比大于等于99.5。 0023 所述聚甲氧基二甲醚PODE为混合物， 其结构式为CH3O(CH2O)nCH3， 其中n的范围 是3-6。 n是结构式中(CH2O)结构单元的重复次数， 本专利所用PODE的n3-6,即聚甲氧基二 甲醚为CH3O(CH2O)3CH3、 CH3O(CH2O)4CH3、 CH3O(CH2O)5CH3和CH3O(CH2O)6CH3的混合 物。 0024 优选的各组分含量为： 乙醇30， 菜籽油30， PODE 40。 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。 00。

13、25 优选的各组分含量为： 乙醇40， 菜籽油25， PODE 35。 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。 0026 优选的各组分含量为： 乙醇50， 菜籽油20， PODE30。 在此配比下， 整个燃料体 说明书 2/3 页 4 CN 110591771 A 4 系因乙醇比例较高， 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。 0027 在40下， 当乙醇掺混比例在10-90之间， 无法实现菜籽油与乙醇互溶。 但从 图1可以看出， 通过滴定PODE能实现低碳醇与菜籽油体系的互溶。 0028 显然， 菜籽油/乙醇/PODE的各自比例需满足互溶的。

14、原则。 0029 本发明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， 先将乙醇 加入菜籽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。 本混合燃料推荐在40-70的温度范围下进行掺混。 0030 实施例1 0031 乙醇15L， 菜籽油15L， PODE 20L。 0032 所述菜籽油为市售转基因一级菜籽油。 所述乙醇质量百分比纯度99.5。 0033 所述聚甲氧基二甲醚PODE为混合物， 其结构式为CH3O(CH2O)nCH3， 其中n的范围 是3-6。 0034 配置方法： 先将乙醇加入菜籽油中形成不完全互溶的混合液， 之后在。

15、搅拌下将 PODE加入混合液中混合均匀， 即得调和混合燃料。 0035 经测试： 运动粘度为3.89mm2/s。 0036 实施例2 0037 乙醇20L， 菜籽油12.5L， PODE 17.5L。 0038 所述菜籽油为市售转基因一级菜籽油。 所述乙醇质量百分比纯度99.5。 0039 所述聚甲氧基二甲醚PODE为混合物， 其结构式为CH3O(CH2O)nCH3， 其中n的范围 是3-6。 0040 配置方法同实施例1 0041 经测试： 运动粘度为3.29mm2/s。 0042 实施例3 0043 乙醇25L， 菜籽油10L， PODE 15L。 0044 所述菜籽油为市售转基因一级菜籽。

16、油。 所述乙醇质量百分比纯度99.5。 所述聚 甲氧基二甲醚PODE为混合物， 其结构式为CH3O(CH2O)nCH3， 其中n的范围是3-6。 0045 配置方法同实施例1 0046 经测试： 运动粘度为2.76mm2/s。 0047 将实施例1-3中三种不同比例的混合燃料进行运动粘度测定， 结果表明本发明提 供的新型混合燃料在乙醇的低、 中、 高比例下， 调和剂PODE的添加量呈现出中间高两端低的 趋势， 所获得的混合燃料的粘度随乙醇比例的提高呈现出单调递减的趋势且得到显著改 善。 在加入调和剂PODE之后燃料体系的粘度变化程度幅度高达45.82， 且在乙醇比例适中 的体系下， 粘度改善的更为明显。 0048 以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述， 并非对本发明的范围进 行限定， 在不脱离本发明设计精神的前提下， 本领域普通工程技术人员对本发明的技术方 案作出的各种变型和改进， 均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。 说明书 3/3 页 5 CN 110591771 A 5 图1 说明书附图 1/1 页 6 CN 110591771 A 6 。