本发明专利技术公开了一种适用于柴油机的玉米油乙醇/THF混合燃料。通过掺混的技术手段，将各组分按照一定体积配比在40℃‑50℃的温度范围下调和得到混合燃料。先将乙醇加入玉米油中形成不完全互溶的混合液，之后在搅拌下将THF加入混合液中混合均匀，即得调和混合燃料。所得混合燃料稳定且均相，同时体系整体粘度满足传统柴油燃料要求。乙醇的加入可以提高燃烧效率，降低氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)的排放。THF的添加可以对玉米油与乙醇基础体系的十六烷值起到一定程度的改善作用，并且提高燃料体系整体密度，使燃油喷射过程中的压力波传递更快，从而提高能量发动机输入能力和动力性能。
A corn oil / ethanol / tetrahydrofuran hybrid fuel for diesel engine
【技术实现步骤摘要】
一种适用于柴油机的玉米油/乙醇/四氢呋喃混合燃料
本专利技术涉及内燃机可再生替代能源领域，具体涉及一种适用于柴油机的新型混合燃料。
技术介绍
植物油制备生物燃料作为石油燃料的替代品已受到广泛关注。玉米作为我国一大粮食作物，可以被充分利用制备生物燃料，对缓解我国石油能源不足的问题有重大意义。目前利用植物油制备生物燃料的方法主要是通过转酯化处理，即研究不同配比的由醇混合物在不同条件下的转酯化反应。例如袁红等以蓖麻油为原料，在微波辅助下，采用响应面法对工艺条件进行优化，得到固体酸H2SO4/C作用下生物柴油制备的最佳工艺条件。实验结果显示，微波加热可有效地促进反应的进行，其经过优化的转酯化反应的适宜反应时间为1.5h，实际产物收率平均值为81.76％。与植物油原料直接制备生物柴油相比，不仅反应时间较长，且生物柴油收率不高，有较高的原料损耗和催化剂消耗问题。参考{YuanHong,LiHongshuang,LiuWenli,et.al.OptimizationofMicrowave-AssistedSolidAcidCatalyticSynthesisofBiodieselbyResponseSurfaceMethodology[J].RenewableEnergy,2013,31(10):86-91.}(袁红,黎洪双,刘文丽,等。响应面法优化微波辅助固体酸催化合成生物柴油[J].可再生能源,2013,31(10):86-91.)王玉梅等人研究了聚离子液体固体碱做催化剂制备生物柴油。他们利用单因素实验和响应曲面法相结合，进一步对转化率进行了优化。结果表明醇油摩尔比21：1，催化剂为大豆油质量9.15％时，生物柴油收率可达96.32％，反应时间为9.33h。其催化剂循环使用性能较好。尽管进一步提高了反应收率，但反应时间过长，实际生产面临工期过长，生产压力较大的问题。参考{WangYumei.Studyontheperformanceofbiodieselpreparedbypolyionicliquidsolidbase[D].TianjinUniversity,2017}(王玉梅.聚离子液体固体碱催化制备生物柴油的性能研究[D].天津大学,2017.)以上转酯化制备方法工艺相对复杂，不仅流程较为繁琐，反应时间较长，制备过程中不免造成能量损失和原料的消耗。因此，寻求直接应用生物燃料原料油的方法是十分必要的。由于乙醇是一种可再生生物能源，且含氧量较高(34.8％)，在柴油机燃料应用方面受到广泛关注。但乙醇的十六烷值相对较低，只有5-8个单位左右，将玉米油与乙醇混合会降低十六烷值和着火特性，且二者的互溶能力并不显著。四氢呋喃(THF)作为一种十六烷值改进剂,被广泛应用于混合燃料体系。四氢呋喃同时具有较低的粘度的密度特性，可满足我们降低燃料体系密度与粘度，并且提高体系十六烷值的需求。且四氢呋喃自身含氧，有利于进一步降低排放。但目前针对于含四氢呋喃混合燃料的研究还仅局限于生物柴油及柴油领域，还未有将之应用于玉米油/乙醇燃料体系的相关报道。目前未见到玉米油/乙醇/四氢呋喃混合燃料的相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种适用于柴油机的玉米油/乙醇/四氢呋喃混合燃料，该燃料可以不通过转酯化反应直接改善玉米油高粘度且与甲醇不易互溶，且燃料粘度、密度以及十六烷值与传统柴油燃料更为接近，是柴油机新型替代燃料。本专利技术提供的一种适用于柴油机的玉米油/乙醇/四氢呋喃混合燃料，由以下体积分数的成分组成：乙醇55％～64％玉米油27％～37％四氢呋喃8％～9％；所述玉米油为市售转基因一级玉米油；所述乙醇质量百分比浓度大于等于99.5％；所述四氢呋喃质量百分比浓度大于等于99.0％。本专利技术提供的适用于柴油机的新型混合燃料具有以下优点：1、将四氢呋喃加入玉米油、乙醇两组分燃料中，配制成玉米油/乙醇/四氢呋喃三种燃料混合的新型混合燃料。四氢呋喃作为助溶剂能有效解决玉米油/乙醇不完全互溶问题。四氢呋喃燃料较高的含氧量使柴油机的碳烟、一氧化碳、碳氢化合物排放明显降低，且四氢呋喃作为可再生能源，原料来源十分广泛，一定程度上降低对石油资源的依赖。2、乙醇与玉米油混合燃料作为可再生能源，其使用能一定程度上解决对石油基燃料资源的过度依赖。二者的高挥发性能够促进着火前的油气混合过程，低粘度能够降低玉米油作为燃料过高的粘度，且乙醇自身也含氧，有利于降低排放。附图说明图1为在40℃下不同比例的玉米油/乙醇/四氢呋喃的互溶情况。具体实施方式以下实施方式用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术提供的一种适用于柴油机的玉米油/乙醇/四氢呋喃混合燃料，由以下体积分数的成分组成：乙醇55％～64％玉米油27％～37％四氢呋喃8％～9％；所述玉米油为市售一级玉米油，满足GB/T19111-2017，优选的玉米油为市售转基因一级玉米油，转基因玉米油更为经济。所述乙醇质量百分比浓度大于等于99.5％。所述四氢呋喃质量百分比浓度大于等于99.0％。优选的各组分体积分数含量为：乙醇55％，玉米油37％，四氢呋喃8％。在此配比下，体系整体粘度满足传统柴油燃料要求，但整体密度相对较高，使燃油喷射过程中的压力波传递更快，从而提高能量发动机输入能力和动力性能。优选的各组分体积分数含量为：乙醇64％，玉米油27％，四氢呋喃9％。在此配比下，整个燃料体系因乙醇比例较高，具有较高的含氧量，从而有利于降低柴油机燃烧过程中的烟气排放。优选的各组分体积分数含量为：甲醇59.5％，大豆油32％，仲丁醇8.5％；在此配比下，体系整体粘度和密度都较为适中。本专利技术燃料的制备方法包括以下步骤：按照体积配比量取各成分，先将乙醇加入玉米油中形成不完全互溶的混合液，之后在搅拌下将四氢呋喃加入混合液中混合均匀，即得调和混合燃料。混合温度在40-50℃之间为宜。本专利技术提供的含乙醇的新型混合燃料的运动粘度为3.04～4.26mm2/s，满足适用于传统柴油机的燃料粘度范围2.0-4.5mm2/s。本专利技术提供的新型混合燃料，玉米油/乙醇/四氢呋喃具有良好的互溶性，所得混合燃料长期存放无分层。在40℃下，当乙醇掺混比例在10％～90％之间，无法实现玉米油与甲/乙醇互溶。但从图1可以看出，通过滴定四氢呋喃能实现低碳醇与玉米油体系的互溶。显然，玉米油/乙醇/四氢呋喃的各自比例需满足互溶的原则。本混合燃料推荐在40-50℃下使用。实施例1乙醇11.0L，玉米油7.4L，四氢呋喃1.6L。所述玉米油为市售一级玉米油。所述乙醇质量百分比浓度99.9％。所述四氢呋喃质量百分比浓度99.5％。配置方法：先将乙醇加入玉米油中形成不完全互溶的混合液，之后在搅拌下将四氢呋喃加入混合液中混合均匀，即得调和混合燃料。混合温度40℃。经测试，该混合燃料运动粘本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于柴油机的玉米油/乙醇/四氢呋喃混合燃料，其特征在于由以下体积分数的成分组成：/n乙醇55％～64％ 玉米油27％～37％ 四氢呋喃 8％～9％；/n所述玉米油为市售一级玉米油；/n所述乙醇质量百分比浓度大于等于99.5％；/n所述四氢呋喃质量百分比浓度大于等于99.0％。/n
【技术特征摘要】
1.一种适用于柴油机的玉米油/乙醇/四氢呋喃混合燃料，其特征在于由以下体积分数的成分组成：
乙醇55％～64％玉米油27％～37％四氢呋喃8％～9％；
所述玉米油为市售一级玉米油；
所述乙醇质量百分比浓度大于等于99.5％；
所述四氢呋喃质量百分比浓度大于等于99.0％。
2.根据权利要求1所述的适用于柴油机的玉米油/乙醇/四氢呋喃混合燃料，其特征在于各组分体积分数含量为：乙醇55％、玉米油37％，四氢呋喃8％。
【专利技术属性】
技术研发人员：金超，陈新宇，刘海峰，孙天韵，王烨昊，刘章浩，耿振龙，刘昕，张曦媛，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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