乙醇柴油混合燃料的试验研究

●18.河南化工2004年 第11 期乙醇柴油混合燃料的试验研究张克范'，马伟东,杨建萍2(1.河南天冠燃料乙醇有限公司，河南南阳473000 ;2.河南天冠企业集团有限公司,河南南阳473000)摘要:对含5% ~15%无水乙醇与柴油的混合燃料进行了实验研究。结果表明,在较高环境温度(18C以上)及无水的情况下,可以不用助溶剂,形成稳定期较长的E5及E10。添加助溶剂可以使E10及E15在较低温度下保持稳定不分层。E10及EI5的理化性质与普通柴油的性质较接近,在不改动柴油机的情况下,使用E10及E15,动.力性能下降幅度不大,质量比油耗增加不多。驾驶员对使用E10的车辆性能表示满意,排气烟度有明显的改善。关键词:乙醇柴油;乳化剂;混合燃料中图分类号:TQ517.46文献标识码:A文章编号:1003 - 3467(2004)11 -0018 -03Experimental Research of Mixed Fuel of Ethanol and Diesel OilZHANG Ke - fan' , MA Wei - dong2 , YANG Jian - ping2(1. Henan Tianguan Fuel Alcohol Co. Ltd. , Nanyang 473000 , China ; 2. Henan Tianguan EnterpriseGroup Co. Ltd.，Nanyang 473000 ，China)Abstract :Laboratory research of mixed fuel of 5% ~ 15% anhydrous ethanol and diesel oil is caried out.E5 and E10 mixed fuels with relatively longer period of stability can be formed under higher environmen-tal temperature over 18C with the mixed fuel in anhydrous state and without any emulsifier. The emulsi-fier developed in preliminary research can keep E10 and E15 in stable state without any layer - built un-der lower temperature. The physical and chemical properties of E10 and E15 are close to those of ordina-ry diesel oil, so, E10 and E15 can be used in vehicles without change of diesel engine , with only a litlebit lowering of dynamie properties and increasing of quality oil consumption. The driver is satisfactorywith the performance of E10 vehicles and the exhaust smoke degree is significantly improved.Key words: ethanol - diesel oil ; emulsifier ; mixed fuel1柴油机使用乙醇燃料的可行性分析放出的CO2比使用矿物燃料低,这对当前全球都努柴油机热效率高,应用广泛,我国柴油消费量大力降低温室气体CO2的排放很有意义。我国发改于汽油,原油进口量逐年增加。柴油机有害排放物委已将在柴油机上使用乙醇燃料的研究工作列为发主要是氮氧化合物( NO2)及碳烟微粒( PM) ,在柴油展燃料乙醇的工作内容及重点"。机.上若掺烧少量乙醇燃料,可以明显地降低NO,及乙醇与柴油的主要理化性质的对比见下页表PM的排放量。此外乙醇可由粮食作物(玉米、小.川。由于乙醇的十六烷值过低,自燃温度高, 难以麦薯类等)发酵转化而来的,因此整个生命周期排在不改动目前压缩比的柴油机上靠压燃着火。研究应,在无水吡啶体系中,反应时间最短,副产物最少。参考文献:在成盐过程中,由于盐酸沙拉沙星水溶性很差,但沙[1] 中华人民共和国兽药质量标准.盐酸沙拉沙星[S].拉沙星在醋酸溶液中可溶,我们采用先精制、再成盐2] Chu T W D,Fermandes P B ,Claiborme A X,et al. Synthe-的方式,得到了纯度达到99%以上的盐酸沙拉沙sis and structure activity relationships of novel arylfluoro-中国煤化工,1985 ,28:1558 - 1564.3.4整个过程分7 步进行,分3个操作工序,总收MC NMH G.盐酸二氟沙星的合成J小J中国医药工业杂志,1992 ,23(12) :529 - 532.率48.9% ,远高于文献值28. 6%。所得最终产物经MS、NMR证明其结构,完全符合部颁标准。19.河南化工2004年 第11 期表1乙醇与柴油主要性质比较做静止试验,结果表明,不添加任何助溶剂,在18C项目乙醇柴油以上,0°柴油E10至少能够稳定存放一个月; -10"及0"柴油ES能够在柴油保质期内长期稳定存放。化学式CH,CH2OHCo ~ C2n分子量46233(平均)2.2 助溶剂的初步试验研究密度(20C)/g●cm~0.78930. 82 ~0. 86加入乳化剂(助溶剂)可使乙醇与柴油形成均沸点/C78.5180 ~ 360相、稳定期长的微乳化液,供压燃式发动机使用。助蒸发潜热(20°C)/kJ.kg~913256溶剂及配成的混合燃料应满足以下要求:①助溶剂闪点/C13~1465-88可以泼溅混合,即无需加热就能够把乙醇与柴油混自燃点/C .434270 ~ 350十六烷值845 ~65合在- -起,形成均相混合燃料,而且不需要特殊的混运动粘度20C/mm2●.s.522.5-8.5合存储设备,有利于降低成本;②制造助溶剂的原料凝点/C-117.3-1-3供应充足、价格低廉;③使用混合燃料时不需要对发结果表明,在不改动柴油机结构的情况下采用不加动机作任何改动,不需额外改装费用,无混合燃料供助溶剂或低温加少量助溶剂掺烧5% ~ 15%无水乙应时 可方便地改用柴油;④要求使用车用乙醇柴油醇是可行的。后,发动机性能和燃料经济性尽可能接近普通柴油;2实验室试验⑤要求混合燃料在低温条件下能够稳定存放- -定时2.1混溶试验间不发生分层。乙醇易与水互溶,柴油是多种碳氢化合物的混天冠企业集团有限公司试验研究小组根据微乳合物,主要含有脂肪族的烷烃和烯烃,所以柴油的憎化液的理论,结合乙醇和柴油的性质,经过大量的实水性强,与醇很难互溶;另外,柴油的粘度、相对密度验室筛选及混溶配比试验,开发研制出性能稳定且与乙醇相差很多,表面张力也比乙醇大,因此乳化也乳化效果明显的助溶剂。根据环境温度,添加相当困难。实验研究发现,影响混溶后稳定性的主1.5%~2.5%的助溶剂,可以使含5%~15%乙醇要因素是柴油的组成、含水量以及环境温度。我们的柴油混合燃料混合均匀,稳定存放3个月以上。使用合格的一10*及0"轻柴油,与含水量在0.5%2.3混合燃料 主要理化性质分析(体积分数)以下的无水乙醇做互溶试验,通过剧烈混合燃料E10及E15理化性质测定见表2。的振荡后放置,于相应标号柴油的极限使用温度下与柴油性质相比,混合燃料理化性质的变化主表2 E10、E15 乙醇柴油与0'轻柴油检验对比0'轻柴油E 10乙醇柴油E 15乙醇柴油检验项目GB252 -2000(实测值)(加入1. 5%助剂)(加入2.5%助剂)氧化安定性≤2.50. 0070.003 .0.001总不溶物/ mg . (100mL) ~1硫含量(质量分数)/%≤0.20.160. 130.10水分(体积分数)/%痕迹酸度/mgKOH . ( 100mL)~≤7.0.4.33.83.710%蒸余物残炭(质量分数)/%≤0.30.10.04.0.03灰分(质量分数)/%≤0.010. 00180. 0016铜片腐蚀(50C 3h)/级≤11无机械杂质运动粘度(20C)/mm2.s-'3.0~8.04.23.53.3-2冷滤点/°C≤40闪点(闭口) /心C≥5513≥45454馏程50%回收温度/C≤300276.0中国煤化工266.490%回收温度/C≤355338. 3”MHCNMHG332.095%回收温度/C≤365352. 8351.2密度(20C)/kg. m~实测.830.5817.3808.2 .注:CB252 - 2000规定有中间基或环烷基原油生产的各号轻柴油十六烷值允许不小于40。●20.河南化工_ 2004年 第11期要有如下几点:①乙醇的十六烷值为8,在以10%、3.2行车试验15%的比例加入后,混合燃料十六烷值有所下降,但自2000年9月,两台柴油机车进行行车试验,符合国家标准(不小于40)。②运动粘度有所下降，单台行车累计里程约1万km,在环保、技术及经济这样有利于燃料的输送和柴油的雾化,但不影响柴方面,进行试验的测试评价,实验表明使用车用乙醇油机的润滑。③闪点是确保液体燃料储运安全和防柴油,机动车具有良好的操作和可驾驶性,尾气烟尘火的重要指标,对发动机的操作性能没有直接影响。排放量明显减少。当无水乙醇加人到柴油中时,混合燃料的闪点会降根据台架试验模拟的不同车速下百公里油耗如低。因此在使用车用乙醇柴油时,应专门制定出储图2所示。实验结果表明,与使用柴油时相比,混合存装卸、分发等方面的安全规程(类似于汽油),而燃料E10的百公里油耗增加不多。不能依照柴油标准。④由于乙醇不含硫,加入乙醇24上o柴油后混合燃料的硫含量降低。柴油中的硫化物对发动■E10盟20机的腐蚀和磨损影响很大,它能与水形成亚硫酸和.硫酸对发动机产生腐蚀;同时低的硫含量有利于改信16-善柴油车尾气排放量。其它指标如密度、馏程等都际12有变化,但均在国家标准规定范围内。3发 动机性能及行车试验203040506070803.1发动机性能试验车速/ km●h-图2综合等速油耗曲线在大连柴油发动机厂生产的6110A-1型直喷4结论柴油机上,使用E10进行了台架试验,外特性曲线在柴油中加人10%、15%的燃料乙醇,同时加.如图1所示。人开发的助溶剂,可以采用泼溅式混合,形成均匀、日39010z 36透明、稳定期较长的混合燃料。混合燃料的理化性3422质与柴油的性质较接近,在不改动柴油机的情况下，294可以直接使用。柴油机使用混合燃料后，动力性能.区2700柴油有所下降,质量比油耗有所增加,排气烟度、C0及30■EICNO.排放都有不同程度的降低。24我国在大力推动燃料乙醇产业发展的情况下，对乙醇柴油进行深入的研究,尽早尽快开拓车用乙70‘醇柴油市场,这在改善大气环境解决石油资源日益0.短缺及改善我国柴汽比具有重要意义。42228注:①文中提到乙醇及助溶剂的加入量为X%均指体积14比;②文中ES、E10 E15指混合燃料中乙醇的体积比为5%、1000 1380 1760 2140 2520 290010% .15%。转速/r. min-1图16110A-1 型柴油机使用柴油E10的外特性曲线参考文献:由图1可以看出,在低速、低负荷时扭矩下降得[1] 刘铁男.蓄势待发的中国燃料乙醇产业[A].国际燃料多-些,平均下降率为5.25%。不同转速下耗油量酒精技术交流会议[C].增加的幅度为4.67% ~8.56% ,平均增加率为[2] 燃料乙醇柴油发动机台架试验报告[C].交通部汽车运输行业能源利用检测中心,2001.6.22%。柴油机使用乙醇柴油混合燃料E10后,除个别工况点外,不同转速下排气烟度普遍下降,下降幅度中国煤化工程师，从事乙醇发醉工程的为3.2% ~44. 4%[2]。RYHCNMHG