專利名稱：一種生物乙醇柴油混合燃料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于柴油替代燃料技術領域，特別涉及一種生物乙醇柴油混合燃料及其制 備方法。
背景技術：
當今世界，能源和環(huán)保日漸成為人類所面臨的兩大難題。柴油機因為其動力性好， 熱效率高而應用得越來越廣。但其排放造成的環(huán)境污染也已經(jīng)引起人們的日益關注，各國 政府不斷推出新的污染物排放法規(guī)，以減輕環(huán)境壓力，降低能源消耗，同時加大了新能源、 代用燃料等能源的研究投入。乙醇作為汽車燃料的研究也因此發(fā)展起來。乙醇作為一種含氧且可再生的生物能源，被認為是一種較理想的代用燃料。經(jīng)過 試驗與實際應用，人們發(fā)現(xiàn)，只要在柴油中摻燒少量乙醇燃料，就可以明顯地降低一氧化碳 及碳煙微粒的排放量，而且對功率和其它排放物的影響不大，適合作為柴油機的代用燃料。 且經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，低負載時，乙醇柴油的輸出功率與純柴油無明顯差別；高負載時，乙醇柴油 的輸出功率略有降低，但降低幅度不大。含醇5% 20%的乙醇柴油最大輸出功率降低幅 度小于5%。由于乙醇是由糧食作物(玉米、小麥、薯類等)發(fā)酵轉(zhuǎn)化而來的，整個生命周期 排放出的二氧化碳比使用礦物燃料低，因此乙醇是一種環(huán)保的可再生能源。但是乙醇的物理化學性質(zhì)與柴油相差較遠，其親水性強于親油性。乙醇的摻混比 例高于5%時即必須添加助溶劑，才能得到穩(wěn)定混合燃料，且摻混比例越高，燃料的分層溫 度越高，穩(wěn)定性、燃燒性越差。另外，由于柴油的疏水性，乙醇的含水量也嚴重地影響混合燃 料的穩(wěn)定性。為降低助溶劑的添加量，同類發(fā)明中絕大多數(shù)皆使用無水乙醇做替代燃料。但 由于乙醇的親水性質(zhì)，無水乙醇的生產(chǎn)成本較高，另外運輸儲存過程中燃料也會不可避免 地吸收周圍環(huán)境中的水分，從而使其穩(wěn)定性降低。生物柴油是一種重要的生物質(zhì)柴油替代燃料，含氧量11%，主要成分是由植物油 或動物油與甲醇通過酯交換得到的脂肪酸甲酯。其理化性質(zhì)與柴油接近，可直接或部分替 代柴油作發(fā)動機燃料。另外，由于其分子結構的特征，使其具有雙親性質(zhì)，加入到乙醇柴油 混合燃料中亦可起到助溶劑的作用。目前，國內(nèi)外已經(jīng)開始了對生物乙醇柴油的研究。專利申請?zhí)枮?00610054011. 3，名稱為一種乙醇柴油及其制備方法的發(fā)明專利 中，混合燃料由含量為95% 99. 9%的乙醇、商品標號柴油、含量為96% 99. 9%的脂肪 酸甲酯(生物柴油主要成分)組成。其中，使用濃度為95%、摻混比例為10%和20%的乙 醇時，由于沒有摻混其它助溶劑，為提高混合燃料對水分的耐受力，脂肪酸甲酯的摻混比例 都超過了 50%，超過柴油摻混比例的1至2倍。由于生物柴油的運動粘度高于純柴油，約為 0#柴油的2倍，混合燃料中的生物柴油比例過高，會提高其運動粘度，影響燃油的霧化以及 燃燒。專利申請?zhí)枮?00710121424. 3，名稱為生物乙醇柴油的發(fā)明專利中，混合燃料由 2 5%的乙醇、16 25%的生物柴油和70 80%的柴油組成。由于生物柴油的摻混比例
3較低且未使用其它助溶劑，因此無法提高乙醇的摻混比例或使用價格較低的含水乙醇。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上問題，本發(fā)明在摻混適當比例的生物柴油的同時，另外加入了低比例的 醇類助溶劑，提高了混合燃料的穩(wěn)定性以及對水分的耐受力，使得濃度為95%的含水乙醇 的摻混比例可以達到20%。也達到了替代燃料摻混比例適當且成本相對降低的目的。本發(fā)明提供一種生物乙醇柴油混合燃料，該生物乙醇柴油混合燃料各組分及其體 積百分比如下濃度為95%的含水乙醇10% 20% ；柴油40% 45%;生物柴油35 % 40 % ；助溶劑5%。其中，當該生物乙醇柴油混合燃料各組分及其體積百分比如下所述時，效果最 佳濃度為95%的含水乙醇20% ；柴油40%;生物柴油35% ；助溶劑5%。所述濃度為95%的含水乙醇指的是體積百分比濃度。本發(fā)明所用的柴油可選用各種標號的柴油，如5#柴油、0#柴油、_10#柴油、_20# 柴油、_35#柴油、_50#柴油等，優(yōu)選0#柴油。所述助溶劑為醇類助溶劑。可為4個碳的飽和一元脂肪醇和8個碳的飽和一元脂 肪醇的混合物。所述助溶劑優(yōu)選由異辛醇和正丁醇組成的混合物。異辛醇和正丁醇的體積 比優(yōu)選1 1。本發(fā)明還提供生物乙醇柴油混合燃料的制備方法，該制備方法如下按體積百分 比取各組分，按如下順序混合先將柴油與生物柴油混合，再摻混濃度為95%的含水乙醇， 最后加入助溶劑，即得到所述混合燃料。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明制備了一種包含含水乙醇、柴油、生物柴油以及中高碳醇助溶劑的混合燃 料。含水乙醇的濃度為95%，其成本低于無水乙醇。生物柴油的摻混比例與柴油接近。助 溶劑使用了助溶效果較高的中高碳醇——成分比例為1 1的異辛醇和正丁醇，其總摻混 比例僅為5%，對混合燃料的性質(zhì)影響小。該生物乙醇柴油混合燃料具有比單純的生物柴油或乙醇柴油更好的燃料性能，并 兼具二者能源、環(huán)境優(yōu)勢。生物柴油一定程度上彌補了乙醇柴油的粘度、閃點等性質(zhì)，并提 高了燃料的穩(wěn)定性，同時乙醇柴油也提高了生物柴油的低溫流動性。另外本發(fā)明達到了使 用濃度為95%的含水乙醇做替代燃料而不分層的目的，從而降低成本。綜上所述，本發(fā)明可 長時間存放不分層，部分理化性質(zhì)接近柴油，制備工藝簡單，經(jīng)濟、能源、環(huán)保效益顯著。助 溶劑的使用對混合燃料的性質(zhì)影響小。


圖1 4分別直觀表示了燃用兩種燃料(0#柴油和實施例3的生物乙醇柴油混合 燃料)的CO、HC、NOx、煙度的排放對比；圖5直觀表示了燃用兩種燃料(0#柴油和實施例3的生物乙醇柴油混合燃料)的 柴油機外特性試驗對比。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明的內(nèi)容不局限于實施例的內(nèi)容。以下實施例中生物乙醇柴油混合燃料的制備方法如下按如下體積百分比取各組 分濃度為95%的含水乙醇10% 20% ；柴油40% 45% ；生物柴油35% 40% ；助 溶劑5% ；按如下順序混合先將柴油與生物柴油混合，再摻混濃度為95%的含水乙醇，最 后加入助溶劑，即得到所述混合燃料。實施例一一種生物乙醇柴油混合燃料，由濃度為95%的含水乙醇、0#柴油、生物柴油、以 及作為助溶劑的正丁醇和異辛醇組成，各組分及其體積百分比如下濃度為95%的含水乙 醇10% ;0#柴油45% ；生物柴油40% ；正丁醇2. 5% ；異辛醇2. 5%。實施例二 一種生物乙醇柴油混合燃料，由濃度為95%的含水乙醇、0#柴油、生物柴油、以 及作為助溶劑的正丁醇和異辛醇組成，各組分及其體積百分比如下濃度為95%的含水乙 醇15% ;0#柴油40% ；生物柴油40% ；正丁醇2. 5% ；異辛醇2. 5%。實施例三一種生物乙醇柴油混合燃料，由濃度為95%的含水乙醇、0#柴油、生物柴油、以 及作為助溶劑的正丁醇和異辛醇組成，各組分及其體積百分比如下濃度為95%的含水乙 醇20% ;0#柴油40% ；生物柴油35% ；正丁醇2. 5% ；異辛醇2. 5%。使用常柴S195柴油發(fā)動機進行了臺架試驗，通過六工況排放試驗，可以得到新燃 料(本實施例的生物乙醇柴油混合燃料)使柴油發(fā)動機在中高負荷下C0、HC、煙度的排放， 以及中低負荷下NOx的排放都得到不同程度的改善。表1為0#柴油與本實施例的生物乙醇 柴油混合燃料用于常柴S195柴油發(fā)動機在額定轉(zhuǎn)速2000r/min下的六工況排放對比，六個 工況分別為額定轉(zhuǎn)速下全負荷的100%、75%、50%、25%、10%以及怠速工況。另外，與0# 柴油相比，燃用新燃料對發(fā)動機動力性的影響很小。圖1 4直觀表示了燃用兩種燃料的排放對比。圖5直觀表示了燃用兩種燃料的 柴油機外特性試驗對比，可以看到功率、扭矩、燃油消耗率、油耗率等指標相差較小。圖中粗 實線為燃用0#柴油，細虛線為燃用本實施例所述新燃料(實施例3的生物乙醇柴油混合燃 料)。表1額定轉(zhuǎn)速S195柴油機燃用兩種燃油排放對比
權利要求
一種生物乙醇柴油混合燃料，其特征在于，該生物乙醇柴油混合燃料各組分及其體積百分比如下濃度為95％的含水乙醇10％～20％；柴油40％～45％；生物柴油35％～40％；助溶劑5％。
2.根據(jù)權利要求1所述的生物乙醇柴油混合燃料，其特征在于，所述生物乙醇柴油混 合燃料各組分及其體積百分比如下濃度為95%的含水乙醇20% ；柴油40% ；生物柴油35% ；助溶劑:5%0
3.根據(jù)權利要求1所述的生物乙醇柴油混合燃料，其特征在于，所述助溶劑為醇類助 溶劑。
4.根據(jù)權利要求1所述的生物乙醇柴油混合燃料，其特征在于，所述助溶劑為4個碳和 8個碳的飽和一元脂肪醇的混合物。
5.根據(jù)權利要求1所述的生物乙醇柴油混合燃料，其特征在于，所述助溶劑由異辛醇 和正丁醇組成。
6.根據(jù)權利要求4所述的生物乙醇柴油混合燃料，其特征在于，所述異辛醇和正丁醇 的體積比為1 1。
7.根據(jù)權利要求1所述的生物乙醇柴油混合燃料，其特征在于，所述柴油選自5#柴油、 0#柴油、-10#柴油、-20#柴油、-35#柴油、-50#柴油中的任意一種。
8.—種生物乙醇柴油混合燃料的制備方法，其特征在于，按如下體積百分比取各組分 濃度為95%的含水乙醇10% 20%;柴油40% 45%;生物柴油35% 40%;助溶劑 5%;按如下順序混合先將柴油與生物柴油混合，再摻混濃度為95%的含水乙醇，最后加入 助溶劑，即得到所述混合燃料。
9.根據(jù)權利要求1所述的生物乙醇柴油混合燃料的制備方法，其特征在于，所述助溶 劑由異辛醇和正丁醇組成。
10.根據(jù)權利要求9所述的生物乙醇柴油混合燃料的制備方法，其特征在于，所述異辛 醇和正丁醇的體積比為1 1。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于柴油替代燃料技術領域，特別涉及一種生物乙醇柴油混合燃料及其制備方法。該生物乙醇柴油混合燃料各組分及其體積百分比如下濃度為95％的含水乙醇10％～20％；柴油40％～45％；生物柴油35％～40％；助溶劑5％。按體積百分比取各組分，按如下順序混合先將柴油與生物柴油混合，再摻混濃度為95％的含水乙醇，最后加入助溶劑，即得到所述混合燃料。該生物乙醇柴油混合燃料具有比單純的生物柴油或乙醇柴油更好的燃料性能，并兼具二者能源、環(huán)境優(yōu)勢。本發(fā)明可長時間存放不分層，部分理化性質(zhì)接近柴油，制備工藝簡單，經(jīng)濟、能源、環(huán)保效益顯著。助溶劑的使用對混合燃料的性質(zhì)影響小。
文檔編號C10L1/02GK101982530SQ20101053415
公開日2011年3月2日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權日2010年11月2日
發(fā)明者何進, 張學敏, 曹鴻斌, 李洪文, 李問盈, 毛寧, 王慶杰, 王曉燕, 王樹東, 裘博 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學