第27卷第6期森林工程Vol 27 No 6011年11月FOREST ENGINEERINGNov.,2011甲醇柴油的物化性質(zhì)研究焦楊,韓大明(東北林業(yè)大學(xué)交通學(xué)院,黑龍江哈爾濱150040)摘要:分析甲醇柴油的十六烷值、密度、運(yùn)動(dòng)粘度、腐蝕性和餾程等性質(zhì)。采用教值計(jì)算的方法研究不同甲醇摻混比例對混合燃料十六烷值的影響;開展燃料的蒸餾特性試驗(yàn)、粘溫特性試驗(yàn),研究不冋甲醇摻混比例(M、MO、M0對混合燃料的蒸餾特性、粘溫特性的影響,初步探討柴油中甲醇含量的混合燃料理化參數(shù)的影響規(guī)律。關(guān)鍵詞:甲醇柴油;物化性質(zhì);助溶劑中圖分類號(hào):U473,S776文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1001-005X(20)06-0045-03Study on Physicochemical Properties of Methanol-diesel Fuel Jiao Yang, Han Daming( College of Traffic, Northeast Forestry University, Harbin 150040)Abstract The properties of methanol-diesel such as cetane, density, dynamic viscosity, corrodibility and the distillation range were analyzed inthis paper. The cetane number of the blends with different methanol fractions were calculated by experiential formula. Experiments of distillation and vicosity were carried out to study the distillation and viscosity characteristics of different methanol-diesel blend fuel( MO, M10, M20).And the influenceof methanol ratio on the blends properties was initially discussedKeywords: methanol diesel; physicochemical properties; co-solvent近年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和汽車保有醇柴油混合燃料必需加入添加劑來改善本身體系的量的髙速增加,石油短缺問題日益突出。柴油作驅(qū)物性,來完善由于甲醇和柴油的十六烷值、粘度和動(dòng)汽車行駛的主要燃料之一,常有供不應(yīng)求的局面閃點(diǎn)等性質(zhì)差別較大引發(fā)的一系列問題,因此對甲出現(xiàn)。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,全球原油資源日趨枯醇柴油物性的研究可為其推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。竭,而且柴油機(jī)尾氣中碳煙、NO及其他有害氣1混合燃料的配制和測試方法體含量很高,排放污染嚴(yán)重,損害人體身體健康。1.1混合燃料的配制燃料甲醇作為一種可再生清潔燃料成為汽車代用燃原料由0°柴油、天津市富宇精細(xì)化工有限公料的熱點(diǎn)之一,其中甲醇可由煤碳、石油和天然氣司提供的分析純和東北林業(yè)大學(xué)交通學(xué)院研發(fā)中心中提取,其中一半來自天然氣。由于甲醇含氧量研制并提供的助溶劑組成。甲醇在混合燃料中的體高,甲醇柴油混合燃料的燃燒可以降低碳煙和CO積含量分別取0%,10%和20%,配置MO和的排放。但是甲醇與柴油的物化性質(zhì)相差很大,互M20(符號(hào)M后面的數(shù)字表示甲醇在混合燃料中溶困難。所以必需選用合適的助溶劑,來保證甲醇的體積百分比)。柴油混合燃料性質(zhì)穩(wěn)定且不分層。1.2測試方法甲醇柴油的研究在一些國家受到廣泛的重視使用密度計(jì)對普通柴油和甲醇柴油的密度進(jìn)行但我國對甲醇柴油的物化性質(zhì)方面的研究極少,只測量。遵循GB/T265試驗(yàn)方法,采用GB265型石對其燃燒及排放性能進(jìn)行了初步的研究和試驗(yàn)。甲油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測定儀進(jìn)行混合燃料粘溫特性試驗(yàn)。蒸餾特性試驗(yàn)按照GB/T6536試驗(yàn)方法運(yùn)用蒸收稿日期:2011-05-12餾儀進(jìn)行基金項(xiàng)目:黑龍江省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(B009);東北2混合燃料的物化性質(zhì)林業(yè)大學(xué)研究生科技創(chuàng)新項(xiàng)目第一作者簡介:焦楊(1986-),女,黑龍江伊春市人,碩士研2.1密中國煤化工究生。研究方向:新能源技術(shù)。密度是CNMHG性數(shù)據(jù),燃油通訊作者:韓大明(1954-),男,吉林省農(nóng)安縣人,碩士,的大部分物化性質(zhì)都與密度存在著某種內(nèi)在關(guān)系。高級(jí)工程師。研究方向新能源技術(shù)。柴油是復(fù)雜的烴類混合物,碳原子數(shù)約為10-22,46森林工程第27卷碳原子多,輸出功率大,產(chǎn)生碳煙微粒的可能性就大。表1不同甲醇含量的甲醇柴油實(shí)測密度(20℃)/g·cm3Tab. 1 Measured density of methanol-diesel fuelwith different methanol content(20C)/g. cm-3M20甲醇體積百分含量%210燃油密度p0.840.861920405080100溫度/℃表1是燃油密度在不同甲醇體積百分含量時(shí)的數(shù)值,測試溫度是20℃。由于甲醇的密度較小圖1混合燃料的溫粘特性因此混合燃料的密度會(huì)隨著甲醇加人量的增大而減Fig l Viscosity characteristics of the mixed fuel360℃,而甲醇的沸點(diǎn)僅為為64.5℃,相差極大。小。又因?yàn)橹軇┑拿芏容^大,大約為0.95左右試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)混合燃料的溫度升高達(dá)到甲醇的可以防止混合燃料密度的降低,由表1可見混合燃沸點(diǎn)64.5℃時(shí),甲醇先由甲醇柴油混合燃料中蒸料的密度大于燃油密度。混合燃料的密度隨各組成部分變化的擬合公發(fā)出來;當(dāng)混合燃料的溫度繼續(xù)升高達(dá)到到80℃時(shí),甲醇已大部分從甲醇柴油混合燃料中蒸發(fā)出來;當(dāng)溫度升高超過80℃以后,MO、M10、M20p=p1(1-C1-C2)+p2C1+p3C2式中:p為溫度20℃時(shí)混合燃油的密度,p1表示的粘溫曲線基本重合保持一致。表2燃料在不同溫度下的粘度20℃時(shí)柴油的密度,p2表示20℃時(shí)甲醇的密度,Tab 2 Viscosity of the blends in different temperaturesp3表示20℃時(shí)助溶劑的密度,C1是甲醇的體積含燃料類型20℃40℃60℃80℃100℃量,C2是助溶劑的體積含量。此式可以計(jì)算出在3.02.120℃時(shí)的任何百分比含量的柴油甲醇柴油混合燃料M10的密度值,通過實(shí)驗(yàn)也可以測得混合燃料的密度,1.81.2M10和M20分別為0.8693g/cm3、0.8627g/cm3M202.82.011.2計(jì)算值與測量值之問的誤差≤0.3%。由表2可見,混合燃料的運(yùn)動(dòng)粘度變化較大2.2粘度但仍符合0號(hào)柴油運(yùn)動(dòng)粘度的國家標(biāo)準(zhǔn),對使用性粘度是燃料油最主要的性能指標(biāo)之一,它是對能的影響很小。流動(dòng)性阻抗能力的度量,它的大小表示燃料油的易2.3十六烷值流性、易泵送性和易霧化性能的好壞。燃料的粘溫十六烷值是表示柴油發(fā)火性能的指標(biāo),代表柴曲線(粘度隨溫度的變化關(guān)系)是燃料、特別是油在發(fā)動(dòng)機(jī)中發(fā)火性能的一個(gè)約定量值。混合燃料代用燃料重要的品質(zhì)特征。在20~100℃溫度范的十六烷值將根據(jù)甲醇的摻混比例來確定,因?yàn)榧讎鷥?nèi),以0號(hào)柴油為基礎(chǔ)油,對M0、M10、M20醇燃料的十六烷值較低僅為3。燃料的十六烷值應(yīng)混合燃料進(jìn)行溫粘特性試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如圖1所該在一個(gè)合適的范圍內(nèi),十六烷值過高,則柴油機(jī)排氣冒黑煙,經(jīng)濟(jì)性下降;如果過低,則起動(dòng)困由試驗(yàn)結(jié)果可知,運(yùn)動(dòng)粘度的變化較密度明難,運(yùn)轉(zhuǎn)粗暴。一般柴油機(jī)燃油的十六烷值在40顯。隨著溫度升高(約100℃),不同比例混合燃~60范甲醢些油混合燃料的十六烷值隨中國煤化工料的粘度均逐漸降低直至和0號(hào)柴油的粘溫曲線基甲醇體科CNMHG本重合,并且隨著甲醇摻混比例的增大,混合燃料由圖∠,隨中群仳比例的增加,甲醇的粘度逐漸降低。這是因?yàn)椴裼偷姆悬c(diǎn)為175-柴油混合燃料的十六烷值逐漸下降。因而為改善混第6期韓大明等:甲醇柴油的物化性質(zhì)研究472.5腐蝕性甲醇對金屬材料具有腐蝕性,因此本文進(jìn)行了迴遲混合燃料銅帶腐蝕試驗(yàn)。試驗(yàn)按照《石油工業(yè)新技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范手冊-油氣分析測試化驗(yàn)新技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》中的測試方法。即在規(guī)定條件和試驗(yàn)甲醇含量%流程下,觀察燃料使銅片所產(chǎn)生的顏色變化來判斷試驗(yàn)燃料的腐蝕性2。不同甲醇體積含量混合燃圖2混合燃料十六烷值隨甲醇體積含量的變化關(guān)系料的試驗(yàn)結(jié)果見表4。Fig 2 Cetane of the blends with the methanol volume content表4混合燃料銅帶腐蝕試驗(yàn)結(jié)果合燃料的十六烷值過低的問題,提高甲醇柴油混合Tab. 4 Experiment results of blends of copper with corrosion燃料的發(fā)火性能,適當(dāng)添加著火促進(jìn)劑是有必燃料類型M10M20要的?，F(xiàn)象淡橙色橙色深橙色2.4餾程AIA餾程是評(píng)定液體燃料蒸發(fā)性的最重要的質(zhì)量指腐蝕級(jí)別標(biāo)。它既能說明液體燃料的沸點(diǎn)范圍,又能判斷油將試驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)的腐蝕級(jí)別進(jìn)行對照,可以品組成中輕重組分的大體含量,對生產(chǎn)、使用、貯得出結(jié)論,甲醇柴油混合燃料的腐蝕級(jí)別為1級(jí)。存等各方面都有著重要的意義。本文以0號(hào)柴油為隨著甲醇的含量提高,腐蝕級(jí)別略有上升,但從總基礎(chǔ)油,用M0、M10、M20混合燃料進(jìn)行蒸餾特體來看腐蝕性并不強(qiáng),混合燃料滿足標(biāo)準(zhǔn)IO2160性試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。1998對燃料的要求。3結(jié)論(1)通過溫粘特性試驗(yàn)可知,隨著甲醇摻混比例的增加,甲醇混合燃料的粘度值降低,但仍符M20合0號(hào)柴油運(yùn)動(dòng)粘度的國家標(biāo)準(zhǔn)。020406080100120(2)隨著甲醇摻混比例的增加,甲醇混合燃蒸餾容量%料的十六烷值降低,所以適當(dāng)添加著火促進(jìn)劑是有圖3燃料的蒸餾特性必要的。Fig. 3 Distillation characteristics of the fuel(3)通過蒸餾特性試驗(yàn)可知,甲醇柴油混合由圖3可以看出,隨著溫度的升高,混合燃料燃料的低溫蒸餾特性較強(qiáng),餾程范圍符合國家標(biāo)的餾出率不斷的增加。并且混合燃料中甲醇摻混比準(zhǔn)。例越大,相同餾出率所對應(yīng)的餾出溫度越低。由試(4)甲醇柴油混合燃料能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)結(jié)果可知,在40%餾出率以下,混合燃料與基2160-1998對燃料腐蝕性的要求。礎(chǔ)油餾出曲線相差很大,隨著餾出率的增大,混合【參考文獻(xiàn)】燃料與基礎(chǔ)油的蒸餾曲線逐漸接近,最終基本重合到相同的終餾點(diǎn)。通過燃料的蒸餾特性試驗(yàn)得知,[1 Miyamoto N, Ogawa H. Improvement of Diesel Combusition and E-不同餾出率所對應(yīng)的混合燃料的餾出溫度始終低于missions with Addition of Various Oxygenated Agents to Diesel Fuels基礎(chǔ)油的餾出溫度,且混合燃料中摻混甲醇比例越H中國煤化工[2]魏象儀CNMHG版社,1992高,相對餾岀溫度越低。甲醇柴油混合燃料餾程范圍符合國家標(biāo)準(zhǔn)。責(zé)任編輯:楊學(xué)春]