室温下正丁醇作为乙醇-柴油混合燃料助溶剂的试验研究

Equipment Manufactring Technology NO 11, 2007宝温下正丁醇作为乙醇-柴油混合燃料助溶剂的试验研究李会芬李双定,黄锦成(广西大学机械工程学院广西南宁53000搞要:通过对正丁醇作助溶剂的乙罅一柴滷混合燃料的相关试验研究,力求找到合适的助溶剂配比比例,为乙醇一柴油混合燃料的氇定性及推广做贡献。试验诬明,以正丁醇为溶剂的乙騁一柴油的混合燃料可以用做柴油机的代用燃料。关簧词:代用燃料;正丁醇;柴油机;助溶剂;乙醇粜油中图分类号:TK428文献标识码:A文章编号:1672-545X(200711-0004-02近年来,由于石油煤炭等能源的过量开采及环境问题的醇的这种双重性质具有一定的排斥性因为油与水是相互排斥益突出,节能与环保已成为国际社会普遍关注的两大热点问的,因此乙醇直接与柴油混合还是较难形成均匀的混合溶液;题使汽车工业的发展也面临巨大的挑战。各国在大力发展本又因为柴油含有少量的芳香烃,形成的混合溶液稳定性很差,国汽车工业的同时,制定了相关政策法规限制汽车尾气的排很容易出现分层,无法满足作为柴油机燃料的要求放减轻环境压力降低能源消耗,同时加大了新能源代用燃12助溶剂的选择及可行性分析料等能源的研究投入。乙醇作为汽车燃料的研究也因此发展起助溶剂的主要作用是改善乙醇一柴油的相溶性增强其低来。经过长期的摸索及大量的试验研究目前乙醇-汽油作为温稳定性保证燃烧所必须的足够粘度值和十六烷值汽油机代用燃料的技术已经相当成熟,主要是因为乙醇具有辛根据调研情况分析本试验选择醇类物质一正丁醇作为烷值高抗爆性好理化性质与汽油比较接近相溶稳定性好等混合燃料的助溶剂。之所以选择醇类助溶剂是因为醇类助溶特点这在客观上也推动了乙醇-汽油在汽油机上的应用。但剂可以增大互溶度,提高乙醇-柴油的稳定性其主要作用机乙醇-柴油用于车用柴油机的研究进展相对滞后这主要是因理为醇类具有亲油和亲水基团,利用表面活性使乙醇一柴油形为乙醇的物理化学性质与柴油相差较远,采用混合法使乙醉与成稳定均相体系叮。其原理为:柴油是多沸点的混合物而乙醇柴油相溶后其稳定性较差,并且乙醇十六烷值比柴油小很多,,是具有单一沸点的化合物。它们混合后其混合物的蒸馏曲线粘度低因而影响了乙醇在柴油机上的应用。目前国内外对乙与混合前各自的沸点或蒸馏曲线均有区别。以前的研究证明醇-柴油的研究主要集中在乙醇一柴油相溶稳定性问题上,因在醇类中,含碳原子数越大醇与柴油的混合油的蒸馏曲线越此着力寻求开发经济有效的助溶剂解决乙醇与柴油的相溶稳接近于柴油的蒸馏曲线。也就是说高碳醇的物性更接近于柴定性问题是当前急需解决的一个主要课题。油。在研究中,正是利用了高碳醇的这一特点在乙醇柴油中加笔者以车用柴油机为依托,以正丁醇为助溶剂,通过不同人了一定量的正丁醇作为助溶剂。事实证明:这样做既可以把配比比例的乙醇一柴油混合燃料的相关试验研究,力求找到合正丁醇作为代用燃料的一部分,又可以显著提高乙醇与柴油的适配比的助溶剂为乙醇-柴油混合燃料的稳定性及推广提供互溶度通过室温时加人不同量的正丁醇使乙醇与柴油完全些依据。互溶。同时,正丁醇的碳原子数比乙醇更接近于柴油的碳原子数,这符合相似相溶原理1乙醇一柴油相溶性的理论分析2乙醇一柴油的混合试验研究11乙醇-柴油相溶性差的理论分析乙醇-柴油相溶性差的主要原因是它们之间的理化性质21乙醇柴油直接混合差异很大。乙醇分子中既含有烃基又有含有羟基,这也决定了乙醇-柴油直接混合后稳定性的考察如表1所示。分层现乙醇具有亲油(柴油汽油、煤油等)特性和亲水特性的双重性象如图1所示质其中亲水性强于亲油性能与水以任意比例互溶通常情况式验可知乙醇-柴油直接混合时,相溶稳定性较差并下醇类中含碳量越少亲水性越强;含碳量越高亲油性越好,且乙绝定性就越差。乙醇与所以与甲醇相比,乙酵亲油性更强,更易与柴油混合互溶。但乙柴油直中国煤化工CNMHG收稿日期作者筒介(1972-)女,河北定州人,研究生班学历广西大学讲师主要研究方向内燃机性能与排放汽车运用工程;广西大学教授广西内燃机学会副理事长4《装备制造技术》2007年第11期1乙醇和柴油直接混合时靠的。但当正丁醇体积比为5%以下时,能保持均匀混合的时加入乙醇-柴油后摇晃混合液5min后静置,呈良好的混合状态间有所下降,使用体积比为5%的正丁醇,可以满足14d以内E10D90的混合燃料要求。再减少正丁醇的比例则混合燃料4d后即出透明溶液分层现分层现象,不能满足使用要求因此认为正丁醇的合适体积3d后为5%24不同温度试验结果以5%正丁醇,乙醇体积分别为10%,20%,25%,30%时,在-10℃,-6℃,+5.5℃,+10℃,+20℃,+30℃温度条件下做了试验结果如图4所示图1乙醇-柴油直接图2加入助溶剂10%后的相溶情况22乙醇柴油中加入助溶剂正丁醇添加正丁醇充分播匀后,乙醇与柴油能够很快混合成均匀的混合溶液,呈透明状,如图2所示,并且这种均匀稳定状态能够保持达一个半月以上,表明混合燃料添加正丁醇坳溶剂后具有较强的稳定性,完全满足柴油机的要求正丁醇可作为乙醇田45%正丁醇,不同乙醇比例试雅结果柴油混合燃料的助溶剂。23不同正丁醇配比体积试验结果3试验结论用的正丁醇体积分别为10%,5%,3%。乙醇体积分别为10%,20%,25%,30%。试验结果如图3所示(1)正丁醇可以作为乙醇柴油燃料的助溶剂;一Z1(2)以正丁醇为助溶剂的乙醇-柴油的混合燃料可以用做柴油机的代用燃料;(3)助溶剂〔正丁醇)的比例越大,乙醇-柴油相溶性及混合后的稳定性越好;(4)正丁醇的合适配比比例为5%;(5)综合考虑正丁醇及乙醇的经济性,推荐样品为Z5E25D70,Z5E20075。!赵殊廖蓉苏鞠昭年有机化学(第2版M]北京中国林业图3不同正丁醇配比体验结果由图3可知,以乙醇占体积比为2%的混合燃料为例,当2张克范乙醇柴油混合燃料的应用研究柴油机,20,27正丁醇体积比为10%时,45d后四种混合液均没有出现分层现(1):21-23,33.象55d后开始出现分层现象基本说明正丁醇作为助溶剂是可Experimental Study on Taking N-Butanlo as Cosolvent for Ethanol-diesel Blend Fuel inRoom TemperatureLI Hui-fen, LI Shuang-ding, HUANG Jin-chengCollege of Mechanical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, ChinaAbstract: The correlative experimental study on taking n-butanolo as cosolvent ethanol-diesel blend fuel is done. to find a suitable propor-tion of cosolvent ratio can achieve the stability for ethanol-diesel blend fueL. The experiment shows that the ethanol-diesel blend fuel withn-butanolo can be used as the replaceable fuel for dieselKey words: Replaceable fuel; N-butanlo; Diesel engine; Cosolvent, E thanolH中国煤化工CNMHG