●18.河南化工2004年 第11 期乙醇柴油混合燃料的試驗(yàn)研究張克范'，馬偉東,楊建萍2(1.河南天冠燃料乙醇有限公司，河南南陽473000 ;2.河南天冠企業(yè)集團(tuán)有限公司,河南南陽473000)摘要:對(duì)含5% ~15%無水乙醇與柴油的混合燃料進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明,在較高環(huán)境溫度(18C以上)及無水的情況下,可以不用助溶劑,形成穩(wěn)定期較長(zhǎng)的E5及E10。添加助溶劑可以使E10及E15在較低溫度下保持穩(wěn)定不分層。E10及EI5的理化性質(zhì)與普通柴油的性質(zhì)較接近,在不改動(dòng)柴油機(jī)的情況下,使用E10及E15,動(dòng).力性能下降幅度不大,質(zhì)量比油耗增加不多。駕駛員對(duì)使用E10的車輛性能表示滿意,排氣煙度有明顯的改善。關(guān)鍵詞:乙醇柴油;乳化劑;混合燃料中圖分類號(hào):TQ517.46文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):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柴油機(jī)使用乙醇燃料的可行性分析放出的CO2比使用礦物燃料低,這對(duì)當(dāng)前全球都努柴油機(jī)熱效率高,應(yīng)用廣泛,我國(guó)柴油消費(fèi)量大力降低溫室氣體CO2的排放很有意義。我國(guó)發(fā)改于汽油,原油進(jìn)口量逐年增加。柴油機(jī)有害排放物委已將在柴油機(jī)上使用乙醇燃料的研究工作列為發(fā)主要是氮氧化合物( NO2)及碳煙微粒( PM) ,在柴油展燃料乙醇的工作內(nèi)容及重點(diǎn)"。機(jī).上若摻燒少量乙醇燃料,可以明顯地降低NO,及乙醇與柴油的主要理化性質(zhì)的對(duì)比見下頁表PM的排放量。此外乙醇可由糧食作物(玉米、小.川。由于乙醇的十六烷值過低,自燃溫度高, 難以麥?zhǔn)眍惖?發(fā)酵轉(zhuǎn)化而來的,因此整個(gè)生命周期排在不改動(dòng)目前壓縮比的柴油機(jī)上靠壓燃著火。研究應(yīng),在無水吡啶體系中,反應(yīng)時(shí)間最短,副產(chǎn)物最少。參考文獻(xiàn):在成鹽過程中,由于鹽酸沙拉沙星水溶性很差,但沙[1] 中華人民共和國(guó)獸藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).鹽酸沙拉沙星[S].拉沙星在醋酸溶液中可溶,我們采用先精制、再成鹽2] Chu T W D,Fermandes P B ,Claiborme A X,et al. Synthe-的方式,得到了純度達(dá)到99%以上的鹽酸沙拉沙sis and structure activity relationships of novel arylfluoro-中國(guó)煤化工,1985 ,28:1558 - 1564.3.4整個(gè)過程分7 步進(jìn)行,分3個(gè)操作工序,總收MC NMH G.鹽酸二氟沙星的合成J小J中國(guó)醫(yī)藥工業(yè)雜志,1992 ,23(12) :529 - 532.率48.9% ,遠(yuǎn)高于文獻(xiàn)值28. 6%。所得最終產(chǎn)物經(jīng)MS、NMR證明其結(jié)構(gòu),完全符合部頒標(biāo)準(zhǔn)。19.河南化工2004年 第11 期表1乙醇與柴油主要性質(zhì)比較做靜止試驗(yàn),結(jié)果表明,不添加任何助溶劑,在18C項(xiàng)目乙醇柴油以上,0°柴油E10至少能夠穩(wěn)定存放一個(gè)月; -10"及0"柴油ES能夠在柴油保質(zhì)期內(nèi)長(zhǎng)期穩(wěn)定存放。化學(xué)式CH,CH2OHCo ~ C2n分子量46233(平均)2.2 助溶劑的初步試驗(yàn)研究密度(20C)/g●cm~0.78930. 82 ~0. 86加入乳化劑(助溶劑)可使乙醇與柴油形成均沸點(diǎn)/C78.5180 ~ 360相、穩(wěn)定期長(zhǎng)的微乳化液,供壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)使用。助蒸發(fā)潛熱(20°C)/kJ.kg~913256溶劑及配成的混合燃料應(yīng)滿足以下要求:①助溶劑閃點(diǎn)/C13~1465-88可以潑濺混合,即無需加熱就能夠把乙醇與柴油混自燃點(diǎn)/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運(yùn)動(dòng)粘度20C/mm2●.s.522.5-8.5合存儲(chǔ)設(shè)備,有利于降低成本;②制造助溶劑的原料凝點(diǎn)/C-117.3-1-3供應(yīng)充足、價(jià)格低廉;③使用混合燃料時(shí)不需要對(duì)發(fā)結(jié)果表明,在不改動(dòng)柴油機(jī)結(jié)構(gòu)的情況下采用不加動(dòng)機(jī)作任何改動(dòng),不需額外改裝費(fèi)用,無混合燃料供助溶劑或低溫加少量助溶劑摻燒5% ~ 15%無水乙應(yīng)時(shí) 可方便地改用柴油;④要求使用車用乙醇柴油醇是可行的。后,發(fā)動(dòng)機(jī)性能和燃料經(jīng)濟(jì)性盡可能接近普通柴油;2實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)⑤要求混合燃料在低溫條件下能夠穩(wěn)定存放- -定時(shí)2.1混溶試驗(yàn)間不發(fā)生分層。乙醇易與水互溶,柴油是多種碳?xì)浠衔锏幕焯旃谄髽I(yè)集團(tuán)有限公司試驗(yàn)研究小組根據(jù)微乳合物,主要含有脂肪族的烷烴和烯烴,所以柴油的憎化液的理論,結(jié)合乙醇和柴油的性質(zhì),經(jīng)過大量的實(shí)水性強(qiáng),與醇很難互溶;另外,柴油的粘度、相對(duì)密度驗(yàn)室篩選及混溶配比試驗(yàn),開發(fā)研制出性能穩(wěn)定且與乙醇相差很多,表面張力也比乙醇大,因此乳化也乳化效果明顯的助溶劑。根據(jù)環(huán)境溫度,添加相當(dāng)困難。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),影響混溶后穩(wěn)定性的主1.5%~2.5%的助溶劑,可以使含5%~15%乙醇要因素是柴油的組成、含水量以及環(huán)境溫度。我們的柴油混合燃料混合均勻,穩(wěn)定存放3個(gè)月以上。使用合格的一10*及0"輕柴油,與含水量在0.5%2.3混合燃料 主要理化性質(zhì)分析(體積分?jǐn)?shù))以下的無水乙醇做互溶試驗(yàn),通過劇烈混合燃料E10及E15理化性質(zhì)測(cè)定見表2。的振蕩后放置,于相應(yīng)標(biāo)號(hào)柴油的極限使用溫度下與柴油性質(zhì)相比,混合燃料理化性質(zhì)的變化主表2 E10、E15 乙醇柴油與0'輕柴油檢驗(yàn)對(duì)比0'輕柴油E 10乙醇柴油E 15乙醇柴油檢驗(yàn)項(xiàng)目GB252 -2000(實(shí)測(cè)值)(加入1. 5%助劑)(加入2.5%助劑)氧化安定性≤2.50. 0070.003 .0.001總不溶物/ mg . (100mL) ~1硫含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%≤0.20.160. 130.10水分(體積分?jǐn)?shù))/%痕跡酸度/mgKOH . ( 100mL)~≤7.0.4.33.83.710%蒸余物殘?zhí)?質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%≤0.30.10.04.0.03灰分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%≤0.010. 00180. 0016銅片腐蝕(50C 3h)/級(jí)≤11無機(jī)械雜質(zhì)運(yùn)動(dòng)粘度(20C)/mm2.s-'3.0~8.04.23.53.3-2冷濾點(diǎn)/°C≤40閃點(diǎn)(閉口) /心C≥5513≥45454餾程50%回收溫度/C≤300276.0中國(guó)煤化工266.490%回收溫度/C≤355338. 3”MHCNMHG332.095%回收溫度/C≤365352. 8351.2密度(20C)/kg. m~實(shí)測(cè).830.5817.3808.2 .注:CB252 - 2000規(guī)定有中間基或環(huán)烷基原油生產(chǎn)的各號(hào)輕柴油十六烷值允許不小于40?！?0.河南化工_ 2004年 第11期要有如下幾點(diǎn):①乙醇的十六烷值為8,在以10%、3.2行車試驗(yàn)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,兩臺(tái)柴油機(jī)車進(jìn)行行車試驗(yàn),符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(不小于40)。②運(yùn)動(dòng)粘度有所下降，單臺(tái)行車?yán)塾?jì)里程約1萬km,在環(huán)保、技術(shù)及經(jīng)濟(jì)這樣有利于燃料的輸送和柴油的霧化,但不影響柴方面,進(jìn)行試驗(yàn)的測(cè)試評(píng)價(jià),實(shí)驗(yàn)表明使用車用乙醇油機(jī)的潤(rùn)滑。③閃點(diǎn)是確保液體燃料儲(chǔ)運(yùn)安全和防柴油,機(jī)動(dòng)車具有良好的操作和可駕駛性,尾氣煙塵火的重要指標(biāo),對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的操作性能沒有直接影響。排放量明顯減少。當(dāng)無水乙醇加人到柴油中時(shí),混合燃料的閃點(diǎn)會(huì)降根據(jù)臺(tái)架試驗(yàn)?zāi)M的不同車速下百公里油耗如低。因此在使用車用乙醇柴油時(shí),應(yīng)專門制定出儲(chǔ)圖2所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與使用柴油時(shí)相比,混合存裝卸、分發(fā)等方面的安全規(guī)程(類似于汽油),而燃料E10的百公里油耗增加不多。不能依照柴油標(biāo)準(zhǔn)。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。柴油中的硫化物對(duì)發(fā)動(dòng)■E10盟20機(jī)的腐蝕和磨損影響很大,它能與水形成亞硫酸和.硫酸對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生腐蝕;同時(shí)低的硫含量有利于改信16-善柴油車尾氣排放量。其它指標(biāo)如密度、餾程等都際12有變化,但均在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)。3發(fā) 動(dòng)機(jī)性能及行車試驗(yàn)203040506070803.1發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)車速/ km●h-圖2綜合等速油耗曲線在大連柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廠生產(chǎn)的6110A-1型直噴4結(jié)論柴油機(jī)上,使用E10進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn),外特性曲線在柴油中加人10%、15%的燃料乙醇,同時(shí)加.如圖1所示。人開發(fā)的助溶劑,可以采用潑濺式混合,形成均勻、日39010z 36透明、穩(wěn)定期較長(zhǎng)的混合燃料。混合燃料的理化性3422質(zhì)與柴油的性質(zhì)較接近,在不改動(dòng)柴油機(jī)的情況下，294可以直接使用。柴油機(jī)使用混合燃料后，動(dòng)力性能.區(qū)2700柴油有所下降,質(zhì)量比油耗有所增加,排氣煙度、C0及30■EICNO.排放都有不同程度的降低。24我國(guó)在大力推動(dòng)燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的情況下，對(duì)乙醇柴油進(jìn)行深入的研究,盡早盡快開拓車用乙70‘醇柴油市場(chǎng),這在改善大氣環(huán)境解決石油資源日益0.短缺及改善我國(guó)柴汽比具有重要意義。42228注:①文中提到乙醇及助溶劑的加入量為X%均指體積14比;②文中ES、E10 E15指混合燃料中乙醇的體積比為5%、1000 1380 1760 2140 2520 290010% .15%。轉(zhuǎn)速/r. min-1圖16110A-1 型柴油機(jī)使用柴油E10的外特性曲線參考文獻(xiàn):由圖1可以看出,在低速、低負(fù)荷時(shí)扭矩下降得[1] 劉鐵男.蓄勢(shì)待發(fā)的中國(guó)燃料乙醇產(chǎn)業(yè)[A].國(guó)際燃料多-些,平均下降率為5.25%。不同轉(zhuǎn)速下耗油量酒精技術(shù)交流會(huì)議[C].增加的幅度為4.67% ~8.56% ,平均增加率為[2] 燃料乙醇柴油發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)報(bào)告[C].交通部汽車運(yùn)輸行業(yè)能源利用檢測(cè)中心,2001.6.22%。柴油機(jī)使用乙醇柴油混合燃料E10后,除個(gè)別工況點(diǎn)外,不同轉(zhuǎn)速下排氣煙度普遍下降,下降幅度中國(guó)煤化工程師，從事乙醇發(fā)醉工程的為3.2% ~44. 4%[2]。RYHCNMHG