甲醇柴油的物化性质研究

第27卷第6期森林工程Vol 27 No 6011年11月FOREST ENGINEERINGNov.,2011甲醇柴油的物化性质研究焦杨,韩大明(东北林业大学交通学院,黑龙江哈尔滨150040)摘要:分析甲醇柴油的十六烷值、密度、运动粘度、腐蚀性和馏程等性质。采用教值计算的方法研究不同甲醇掺混比例对混合燃料十六烷值的影响;开展燃料的蒸馏特性试验、粘温特性试验,研究不冋甲醇掺混比例(M、MO、M0对混合燃料的蒸馏特性、粘温特性的影响,初步探讨柴油中甲醇含量的混合燃料理化参数的影响规律。关键词:甲醇柴油;物化性质;助溶剂中图分类号:U473,S776文献标识码:A文章编号:1001-005X(20)06-0045-03Study on Physicochemical Properties of Methanol-diesel Fuel Jiao Yang, Han Daming( College of Traffic, Northeast Forestry University, Harbin 150040)Abstract The properties of methanol-diesel such as cetane, density, dynamic viscosity, corrodibility and the distillation range were analyzed inthis paper. The cetane number of the blends with different methanol fractions were calculated by experiential formula. Experiments of distillation and vicosity were carried out to study the distillation and viscosity characteristics of different methanol-diesel blend fuel( MO, M10, M20).And the influenceof methanol ratio on the blends properties was initially discussedKeywords: methanol diesel; physicochemical properties; co-solvent近年来,随着我国经济的快速发展和汽车保有醇柴油混合燃料必需加入添加剂来改善本身体系的量的髙速增加,石油短缺问题日益突出。柴油作驱物性,来完善由于甲醇和柴油的十六烷值、粘度和动汽车行驶的主要燃料之一,常有供不应求的局面闪点等性质差别较大引发的一系列问题,因此对甲出现。随着汽车工业的发展,全球原油资源日趋枯醇柴油物性的研究可为其推广应用奠定基础。竭,而且柴油机尾气中碳烟、NO及其他有害气1混合燃料的配制和测试方法体含量很高,排放污染严重,损害人体身体健康。1.1混合燃料的配制燃料甲醇作为一种可再生清洁燃料成为汽车代用燃原料由0°柴油、天津市富宇精细化工有限公料的热点之一,其中甲醇可由煤碳、石油和天然气司提供的分析纯和东北林业大学交通学院研发中心中提取,其中一半来自天然气。由于甲醇含氧量研制并提供的助溶剂组成。甲醇在混合燃料中的体高,甲醇柴油混合燃料的燃烧可以降低碳烟和CO积含量分别取0%,10%和20%,配置MO和的排放。但是甲醇与柴油的物化性质相差很大,互M20(符号M后面的数字表示甲醇在混合燃料中溶困难。所以必需选用合适的助溶剂,来保证甲醇的体积百分比)。柴油混合燃料性质稳定且不分层。1.2测试方法甲醇柴油的研究在一些国家受到广泛的重视使用密度计对普通柴油和甲醇柴油的密度进行但我国对甲醇柴油的物化性质方面的研究极少,只测量。遵循GB/T265试验方法,采用GB265型石对其燃烧及排放性能进行了初步的研究和试验。甲油产品运动粘度测定仪进行混合燃料粘温特性试验。蒸馏特性试验按照GB/T6536试验方法运用蒸收稿日期:2011-05-12馏仪进行基金项目:黑龙江省自然科学基金面上项目(B009);东北2混合燃料的物化性质林业大学研究生科技创新项目第一作者简介:焦杨(1986-),女,黑龙江伊春市人,硕士研2.1密中国煤化工究生。研究方向:新能源技术。密度是CNMHG性数据,燃油通讯作者:韩大明(1954-),男,吉林省农安县人,硕士,的大部分物化性质都与密度存在着某种内在关系。高级工程师。研究方向新能源技术。柴油是复杂的烃类混合物,碳原子数约为10-22,46森林工程第27卷碳原子多,输出功率大,产生碳烟微粒的可能性就大。表1不同甲醇含量的甲醇柴油实测密度(20℃)/g·cm3Tab. 1 Measured density of methanol-diesel fuelwith different methanol content(20C)/g. cm-3M20甲醇体积百分含量%210燃油密度p0.840.861920405080100温度/℃表1是燃油密度在不同甲醇体积百分含量时的数值,测试温度是20℃。由于甲醇的密度较小图1混合燃料的温粘特性因此混合燃料的密度会随着甲醇加人量的增大而减Fig l Viscosity characteristics of the mixed fuel360℃,而甲醇的沸点仅为为64.5℃,相差极大。小。又因为助溶剂的密度较大,大约为0.95左右试验结果表明,当混合燃料的温度升高达到甲醇的可以防止混合燃料密度的降低,由表1可见混合燃沸点64.5℃时,甲醇先由甲醇柴油混合燃料中蒸料的密度大于燃油密度。混合燃料的密度随各组成部分变化的拟合公发出来;当混合燃料的温度继续升高达到到80℃时,甲醇已大部分从甲醇柴油混合燃料中蒸发出来;当温度升高超过80℃以后,MO、M10、M20p=p1(1-C1-C2)+p2C1+p3C2式中:p为温度20℃时混合燃油的密度,p1表示的粘温曲线基本重合保持一致。表2燃料在不同温度下的粘度20℃时柴油的密度,p2表示20℃时甲醇的密度,Tab 2 Viscosity of the blends in different temperaturesp3表示20℃时助溶剂的密度,C1是甲醇的体积含燃料类型20℃40℃60℃80℃100℃量,C2是助溶剂的体积含量。此式可以计算出在3.02.120℃时的任何百分比含量的柴油甲醇柴油混合燃料M10的密度值,通过实验也可以测得混合燃料的密度,1.81.2M10和M20分别为0.8693g/cm3、0.8627g/cm3M202.82.011.2计算值与测量值之问的误差≤0.3%。由表2可见,混合燃料的运动粘度变化较大2.2粘度但仍符合0号柴油运动粘度的国家标准,对使用性粘度是燃料油最主要的性能指标之一,它是对能的影响很小。流动性阻抗能力的度量,它的大小表示燃料油的易2.3十六烷值流性、易泵送性和易雾化性能的好坏。燃料的粘温十六烷值是表示柴油发火性能的指标,代表柴曲线(粘度随温度的变化关系)是燃料、特别是油在发动机中发火性能的一个约定量值。混合燃料代用燃料重要的品质特征。在20~100℃温度范的十六烷值将根据甲醇的掺混比例来确定,因为甲围内,以0号柴油为基础油,对M0、M10、M20醇燃料的十六烷值较低仅为3。燃料的十六烷值应混合燃料进行温粘特性试验,试验结果如图1所该在一个合适的范围内,十六烷值过高,则柴油机排气冒黑烟,经济性下降;如果过低,则起动困由试验结果可知,运动粘度的变化较密度明难,运转粗暴。一般柴油机燃油的十六烷值在40显。随着温度升高(约100℃),不同比例混合燃~60范甲醢些油混合燃料的十六烷值随中国煤化工料的粘度均逐渐降低直至和0号柴油的粘温曲线基甲醇体科CNMHG本重合,并且随着甲醇掺混比例的增大,混合燃料由图∠,随中群仳比例的增加,甲醇的粘度逐渐降低。这是因为柴油的沸点为175-柴油混合燃料的十六烷值逐渐下降。因而为改善混第6期韩大明等:甲醇柴油的物化性质研究472.5腐蚀性甲醇对金属材料具有腐蚀性,因此本文进行了迴迟混合燃料铜带腐蚀试验。试验按照《石油工业新技术及标准规范手册-油气分析测试化验新技术及标准规范》中的测试方法。即在规定条件和试验甲醇含量%流程下,观察燃料使铜片所产生的颜色变化来判断试验燃料的腐蚀性2。不同甲醇体积含量混合燃图2混合燃料十六烷值随甲醇体积含量的变化关系料的试验结果见表4。Fig 2 Cetane of the blends with the methanol volume content表4混合燃料铜带腐蚀试验结果合燃料的十六烷值过低的问题,提高甲醇柴油混合Tab. 4 Experiment results of blends of copper with corrosion燃料的发火性能,适当添加着火促进剂是有必燃料类型M10M20要的。现象淡橙色橙色深橙色2.4馏程AIA馏程是评定液体燃料蒸发性的最重要的质量指腐蚀级别标。它既能说明液体燃料的沸点范围,又能判断油将试验结果与标准的腐蚀级别进行对照,可以品组成中轻重组分的大体含量,对生产、使用、贮得出结论,甲醇柴油混合燃料的腐蚀级别为1级。存等各方面都有着重要的意义。本文以0号柴油为随着甲醇的含量提高,腐蚀级别略有上升,但从总基础油,用M0、M10、M20混合燃料进行蒸馏特体来看腐蚀性并不强,混合燃料满足标准IO2160性试验,试验结果如图3所示。1998对燃料的要求。3结论(1)通过温粘特性试验可知,随着甲醇掺混比例的增加,甲醇混合燃料的粘度值降低,但仍符M20合0号柴油运动粘度的国家标准。020406080100120(2)随着甲醇掺混比例的增加,甲醇混合燃蒸馏容量%料的十六烷值降低,所以适当添加着火促进剂是有图3燃料的蒸馏特性必要的。Fig. 3 Distillation characteristics of the fuel(3)通过蒸馏特性试验可知,甲醇柴油混合由图3可以看出,随着温度的升高,混合燃料燃料的低温蒸馏特性较强,馏程范围符合国家标的馏出率不断的增加。并且混合燃料中甲醇掺混比准。例越大,相同馏出率所对应的馏出温度越低。由试(4)甲醇柴油混合燃料能够满足标准验结果可知,在40%馏出率以下,混合燃料与基2160-1998对燃料腐蚀性的要求。础油馏出曲线相差很大,随着馏出率的增大,混合【参考文献】燃料与基础油的蒸馏曲线逐渐接近,最终基本重合到相同的终馏点。通过燃料的蒸馏特性试验得知,[1 Miyamoto N, Ogawa H. Improvement of Diesel Combusition and E-不同馏出率所对应的混合燃料的馏出温度始终低于missions with Addition of Various Oxygenated Agents to Diesel Fuels基础油的馏出温度,且混合燃料中掺混甲醇比例越H中国煤化工[2]魏象仪CNMHG版社,1992高,相对馏岀温度越低。甲醇柴油混合燃料馏程范围符合国家标准。责任编辑:杨学春]