乙醇-柴油混合燃料的互溶及提高燃值的研究

2008年6月广西师范学院学报(自然科学版)第25卷第2期Journal of Guangxi Teachers Education University(Natural Science Edition) Vol 25 No. 2文章编号:1002-8743(20081)02-0051-05乙醇一柴油混合燃料的互溶及提高燃值的研究庞承新,谭珊珊2,彭鹏31.广西师范学院化学系,广西南宁530001;2.钦州市第三中学;3.钦州市第一中学,广西钦州535000摘要:研究了在常温下含不同乙醇比例的乙醇柴油对助溶剂庚醇所需量及所需搅拌时间测定不同比例乙醇柴油混合燃料的燃烧值,确定乙醇在乙醇柴油混合燃料的最佳配比还研究了添加剂二茂铁对乙醇柴油混合燃料燃烧效率的影响结果表明;当混合燃料中乙醇含量为12%,庚醇含量为8.69%时,乙醇柴油混合燃料的燃烧热与相应乙醇和柴油的燃烧热之和相比,热量损失较少,为097%.当混合燃料中添加二茂铁含量为0.7%时燃烧值平均增加0.988%,相应的炭渣残余量最小关键词:乙醇柴油混合燃料;庚醇;二茂铁;燃烧值中图分类号:0627;1626,24文献标识码:A世界各国在不同程度上加紧对汽车替代燃料和混合燃料的开发和利用口.乙醇部分替代柴油的技术通常可分为进气管熏蒸2)、缸内双喷射21、乙醇柴油混合燃料等采用乙醇柴油混合燃料的优点在于发动机主要部件无需改动即可满足实际使用的要求.乙醇柴油是在柴油中掺入一定量乙醇,在助溶剂作用下形成稳定的溶液但乙醇与柴油的互溶性差,低温或常温下含水量达到005%时,乙醇即会和柴油分层对乙醇-柴油研究重点集中在乙醇与柴油的相溶性、开发助溶剂,解决乙醇-柴油混合燃料稳定性问题本文探讨了助溶剂庚醇对乙醇柴油的稳定作用,并探讨了添加剂二茂铁对提高乙醇-柴油燃烧值的情况(文中提到不同比例乙醇柴油混合燃料、助溶剂及二茂铁含量的Ⅹ%均指质量比;庚醇与乙醇一柴油的质量均以克为单位)1实验部分1.1主要实验仪器和药品(1)GR3500型氧弹式热量计(长沙仪器厂);(2)WR[多控]型热量计电脑(长沙圣西热量仪器厂);(3)BS210S电子分析天平(d=0.1mg);(4)78-1A磁力加热搅拌器(杭州仪表电机厂);(5)95%乙醇(分析纯)广东汕头市西陇化工厂;(6)0#柴油(市售);(7)1庚醇(化学纯):中国医药(集团)上海化学试剂公司;(8)点火丝:镍丝(80J/g);(9)二茂铁(分析纯):湘中精细化学品厂1.2实验过程1.2.1助溶剂庚醇提高乙醇柴油混合液稳定性试验为解决乙醇与柴油的分层问题通常需要添加助溶剂.脂肪醇具有亲油亲水基团,利用表面活性能够使乙醇柴油形成稳定均相体系,从而增大乙醇与柴油的互溶度提高乙醇柴油的稳定性,章莉娟等人所做实验表明4,随着碳链的增长脂肪醇加入量减少,但庚醇例外,其加入量最少庚醇属于脂肪醇一类,其分子结构式为HCH2CH2CH2CH(H2CH2OH,其中,一OH中国煤化工CH2CHCH为CNMHG收稿日期:2007-08-15作者简介:庞承新(1949-),男,广西陆川人高级实验师,从事化学实验的研究及教学工作广西师范学院学报(自然科学版)第25卷亲油基团庚醇分子中的亲水基团插入乙醇水内,而它的亲油基团则插入柴油中这样庚醇就起到了“桥梁"作用,从而增大乙醇与柴油的互溶度,提高乙醇柴油的稳定性本实验主要研究助溶剂庚醇的添加量和搅拌时间两个因素对乙醇与柴油混溶的影响采用二因素六水平U6(62)的均匀设计法对乙醇柴油混合液体系互溶性实验进行设计设计方案见表1在常温下,称取10g乙醇柴油混合液(例如乙醇含量为8%的混合液)于50mL锥形瓶中,置于磁力搅拌器上按表1所设计的方案分别进行6个实验每个实验加入一定量的庚醇后,开动磁力搅拌器搅拌至所设定的时间然后将溶液转移至试管中塞上胶塞静置观察判断乙醇柴油混合液体系的稳定情况,按稳定不分层搅拌时间少庚醇用量少的原则确定庚醇的最佳含量按上述方法分别对含乙醇为8%,10%,12%,15%的乙醇柴油混合液进行实验试验结果见表1表1均匀设计实验方案U6(62)及实验结果数据表实验设计方案实验结果实验设计方案实验结果乙醇含量实验添加庚醇搅拌时间混合液乙醇含量实验添加庚醇搅拌时间混合液序号mn)稳定情况|(%)序号(%)稳定情况(1)5.37(3)15溶液分层1(1)8.26(3)15溶液分层稳定不分(6)30溶液浑浊2(2)8.52(6)30层40天以上稳定不分(3)604(2)10溶液浑浊123(3)8.69(2)10层40天以上稳定不分稳定不分(4)6.62(5)25层40天(4)907(5)25层40天以上以上稳定不分5(5)682(1)5同上(4号5(5)9.44(1)5层40天以上稳定不分(6)6.98(4)20同上(4号(6)991(4)20层40天以上(1)6.16(3)15溶液分层1·(1)8.72(3)15溶液分层2(2)6.59(6)30溶液分层2(2)9.12(6)301天后溶液分层3(3)711(2)10溶液分层15(3)991(2)101天后溶液分层稳定不分4(4)7.47(5)25溶液浑浊4(4)10.34(5)25层40天以上稳定不分5(5)7.98(1)5溶液分层5(5)10.87(1)5层40中国煤某化工以上稳定不分稳定不分(6)8.36(4)20层40天CNMH层40天以上以上第2期庞承新,等:乙醇柴油混合燃料的互溶及提高燃值的研究531.2.2乙醇-柴油混合燃料燃烧热的测定首先分别测定95%乙醇、0#柴油的燃烧值见表2,然后测定1.2.1实验中已经选定添加庚醇最佳含量的4份乙醇柴油混合燃料的燃烧值将测定的乙醇一柴油混合燃料的燃烧值与相应95%乙醇和0#柴油的燃烧值之和相比,从而确定乙醇柴油中乙醇的最佳含量,实验结果见表3表20#柴油与95%乙醇的燃烧值测定次数平均燃烧值(Jg)Qv油(J/g)47066.346777.1Q95%z(J/g)25689,427398.626741.126609.7表3不同乙醇含量的混合燃料的燃值混合燃料中乙醇含量庚醇含量Q柴油+Qvz(Jg)乙解燥(J/g)热量降低4.30%45889.6654.35%8%6.60%45280.8202.27%8.36%44874.93042140.5006.09%8.69%44469.03044037.2000.97%10.34%43860.19542625.4002.82%表3中的实验数据表明:乙醇柴油混合燃料的燃烧值与0#柴油和95%乙醇的燃烧值之和相比,乙醇柴油混合燃料的燃烧值均有所下降.从燃烧值热量降低上看,含乙醇12%的乙醇柴油混合燃料的热量降低最低,为0.97%.因此,乙醇柴油中乙醇的最佳含量为12%1.2.3添加二茂铁后乙醇-柴油混合燃料燃烧热的测定二茂铁有提高柴油燃烧值和减少消烟的作用选取含乙醇12%乙醇柴油混合燃料,分别配制含二茂铁0.00%、0.50%、0.60%、0.70%、0.75%、0.80%0.90%、1.00%、1.10%、1.20%的乙醇柴油待测液,分别编号0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,测定0~9号待测液的燃烧值,从而确定二茂铁的最佳含量实验结果见表4表4不同配比的二茂铁/混合燃料在不完全燃烧条件下的燃值编号二茂铁含量△Qv/Qn44037.244387,4350.20.795%123454393.6356.40.809%0.70%44469.2432.00.981%44387.70.796%0.80%44197.30.364%0.892%44465.8428.60.974%1.10%0.480%91.20%43973.46380.145%2实验结果与分析中国煤化工2.1混合燃料中助溶剂庚醇含量的选定CNMHG由表1的实验数据可以看出:(1)乙醇柴油混合燃料中之醇含量为8%,10%,12%,15%时添加庚醇的最佳含量分别为6.62%,8.36%,8.69%,10.34%;(2)随着乙醇含量大的增加,所需助溶剂庚醇含广西师范学院学报(自然科学版量也逐渐增加在加入助溶剂后,在常温下,乙醇柴油混合燃料都可以稳定存在至少40天以上(只观察了40天)2.2乙醇-柴油混合燃料中乙醇最佳含量的确定表3中QV柴油+QV乙醇表示根据表2所测0#柴油和95%乙醇的燃烧值所计算出来的燃烧值之和,QV乙醇柴油表示添加助溶剂庚醇后乙醇-柴油混合燃料实际所测得的燃烧值2.3在不完全燃烧条件下,不同配比的二茂铁/混合燃料体系燃值分析按123实验测定混合燃料的燃值结果如表4所示表4中△QV表示在乙醇柴油混合燃料中添加二茂铁前后的燃烧热之差,△QV/QV表示乙醇-柴油混合燃料添加二茂铁前后的燃烧热之差与添加二茂铁前的燃烧值之比由表4中的实验数据可以看出:二茂铁含量在不高于1.00%的条件下,二茂铁作为乙醇柴油混合燃料的添加剂确能提高其燃烧值随着二茂铁含量的增加,混合燃料的燃烧效率先呈上升趋势后又有所下降,接着又有所上升在二茂铁含量为0.70%和1.00%时,混合燃料的燃烧效率增加相接近,当从节约材料用量和二茂铁溶解度方面考虑,在不完全燃烧条件下,0.70%的二茂铁/混合燃料为最佳配比.按1.2.3的测定方法对含0.阳0%的二茂铁/混合燃料再次测定其燃烧值,并计算燃烧值的增加比例,结果数据重复性较好,见表5喪5含二茂铁0.70%的混合燃料燃烧值测定次数Qvd/g)Qv(Jg)4449.24448.44445.64465.54472.24350.988%由表5显示的数据表明,0.阳0%的二茂铁混合燃料可以确定为最佳的配比体系,燃烧效率平均提髙了0.988%,此时,每克的混合燃料燃烧效率最大,相应的炭渣残余量最小3结论(1)在柴油中加入5%~15%的95%工业乙醇,同时加入适当助溶剂庚醇,可以形成均匀、透明、稳定期较长的混合燃料,见表1结果.随着乙醇含量的增加,加入助溶剂庚醇的量也增加(2)乙醇-柴油混合燃料的燃烧值与0#柴油和95%乙醇的燃烧值之和相比,乙醇柴油混合燃料的燃烧值都有所下降.但乙醇-柴油混合燃料中乙醇含量为12%,助溶剂庚醇含量为8.69%时,其热量降低最少(3)当二茂铁作为添加剂加入乙醇柴油混合燃料中,其含量为0.70%时为最佳配比,在不完全燃烧条件下,其燃烧效率比乙醇一柴油混合燃料的平均提高了0.988%参考文献[]崔建伟曹明让关于汽车发动机代用燃料的应用分析科技情报开发与经济,200,12(3):100[2]王建新同小光程勇乙醇柴油混合燃料的燃烧与排放特性[]内燃机学报,2002,20:225229[3]张润铎,贺泓张长斌,等.乙醇柴油混合燃料的制备工艺和废气的排放[]环境科学,2003,24(4):6[4]章莉娟陈军等微乳化右醇柴油燃料稳定剂的研制[].精细石油化工,2004(6):47[5]何广平,章伟光二茂铁的幌成及二茂铁对柴油燃速和燃烧效率影响的研究[J]临沂师范学院学报,2004,26(6);96[6]袁云生节能消烟剂:二茂旺[]适用技术市场,1992,(9):1TH中国煤化工CNMHG第2期庞承新等:乙醇柴油混合燃料的互溶及提高燃值的研究55The Study of Mutual Solubilization and Enhancementof the burning Value of Ethanol-diesel Oil Mixed FuelPANG Cheng-xin', TAN Shan-shan, PENG Peng'(1. Department of Chemisury, Guangxi Teachers Education University, Nanning 530001, China;2. No. 3 Middle School of Qinzhou; 3. No. 1 Middle School of Qinzhou Qinzhou 535000, Chinabstract In order to make sure the best proportions of ethanol in the ethanol-diesel oil fuel, this ex-periment is made to study the needed amount of heptyl alcohol and the needed time to stir of the ethanoldiesel oil with different proportions at the room temperature. The burning value of ethanol-diesel with dif-ferent proportions is also measured and researches have been done into the ferrocenes influence on the combustion efficiency of the ethanol-diesel oil mixed fuel. The result shows: compare the burning caloric of theethanol-diesel oil mixed fuel which consists of 12% ethanol and 8.69% heptyl alcohol with the sum of corresponding ethanol and diesel oil, the loss of caloric is the least 0.97%. When 0. 7% ferrocene is added, thecombustion efficiency of ethanol-diesel oil mixed fuel equally increases by 0.988%, and the correspondingcoal sediment is minimumKey words: ethanol-diesel oil mixed fuel; heptyl alcohol; ferrocene; burning value[责任编辑:黄天放](上接第50页)参考文献[1]周科关于|3-2表素数问题J]广西师范学院学报2005,(3):1517[2]周科关于丢番图方程|32-21=p[广西师范学院学报2007,24(4):36-39[3]华罗庚初等数论[M]北京:科学出版社,1979:801-803On Solution for the Diophantine Equation/3-2=pZHOU KeDepartment of Mathematics and Computer Science, guangxiTeachers Education University, Nanning Guangxi 530001, ChiAbstract: Let p be Prime. The Diophantine equation 13-21=p has no integral solving when p41, 43, 53, 59, 67,71 has been proved by Zhou Ke in 2005, and this equation has no integral solving alsowhen p=83,89, 97 will be proved by Zhou Ke in 2007. The equation has more group solving when p=57, 13, 23, and all the solving has been given in this papeKey words: prime; Diophantine equation; integralTHE中国煤化工CNMH:班秀和]