一种适用于柴油机的棕榈油/乙醇/PODE混合燃料的制作方法

本发明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。

背景技术：

棕榈油是由油棕树上的棕榈果压榨而成。棕榈油具有与其它植物油一样的氧化稳定性和挥发性相对较低的优点，但是棕榈油的高粘度与密度成为其作为燃料应用的突出缺陷。因此，长期使用棕榈油会导致发动机耐久性问题，如喷油嘴的结焦、燃料雾化不良、较高的nox排放以及活塞环的粘附。由于其高粘度的限制，棕榈油作为柴油替代燃料的使用进展缓慢。

目前将棕榈油作为燃料的主要方法是通过转酯化处理制备生物柴油。在制备新型替代燃料时主要依靠生物柴油与柴油以及醇类的掺混。比如，卢传竹等人用浸渍法制备了cao/mgo/γ-al2o3固体碱催化剂，并以棕榈油和甲醇为原料制备生物柴油。在反应温度60℃、反应时间2h、醇油摩尔比7:1、催化剂用量为油质量的3.5％的实验条件下，生物柴油产率可达到95.3％。参考{卢传竹,王健,李智超,李会鹏,赵华,张德庆.cao/mgo/γ-al2o3固体碱催化棕榈油制备生物柴油工艺条件优化[j].石油与天然气化工,2014,43(03):246-249.}王祎采用等体积浸渍法制备固体碱催化剂kf/mgo，并且用于棕榈油制备生物柴油的酯交换反应中。反应温度为60℃，醇油摩尔比为15:1，催化剂500℃煅烧后的65％kf/mgo，催化剂用量5wt％，转速为900rpm反应5h的条件下，生物柴油的收率达到91.33％。参考{王祎.非均相碱催化制备生物柴油的研究[d].天津大学,2013.}

但上述方法存在操作步骤复杂，能耗较大，且生物柴油的收率不高等缺点。生物柴油的主要原料是植物油，与其先通过复杂工艺制备生物柴油，再通过燃料改性将其应用于柴油机上，不如直接以植物油作为替代燃料，针对植物油进行改性，既可避免生产工艺的复杂性，节省能源消耗，又能避免造成二次污染，更加便捷的将可再生能源应用于发动机中。

由于乙醇具有较低的密度和粘度，较高的蒸发潜热和低热值，因此添加乙醇可以降低棕榈油燃料体系的密度与粘度以及燃烧温度，从而减少氮氧化物排放。然而，由于乙醇的十六烷值相对较低，将棕榈油与乙醇混合会降低十六烷值且二者的互溶能力并不显著。pode的十六烷值较高，在87.7左右，且自身氧含量很高，在47％左右。pode不仅能提高混合燃料的整体十六烷值，使燃烧性能更接近柴油，还能使混合燃料含氧量提升，一定程度上降低尾气颗粒物排放。pode是一种可再生能源，其来源具有广泛的生物质背景，它的应用既能够减轻不可再生能源快速消耗的压力，又能减轻环境压力。但目前针对于含pode混合燃料的研究还仅局限于生物柴油及柴油领域，还未有将之应用于棕榈油/乙醇燃料体系的相关报道。

目前未见到棕榈油/乙醇/pode混合燃料的相关报道。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种有利于降低co、hc、pm排放的适用于柴油机的棕榈油/乙醇/pode混合燃料。

本发明的一种适用于柴油机的棕榈油/乙醇/pode混合燃料，由以下体积分数的组分组成：

乙醇53％～67％棕榈油27％～35％pode4％～12％；

所述棕榈油为市售一级24度棕榈油；

所述乙醇质量百分比浓度大于等于99.5％；

所述pode为pode3-6的混合物。

本发明提供的适用于柴油机的新型混合燃料具有以下优点：

1、将pode加入棕榈油、乙醇两组分燃料中，配制成棕榈油/乙醇/pode三种燃料混合的新型混合燃料。pode作为助溶剂能有效解决棕榈油/乙醇不完全互溶问题。pode可以使柴油机的碳烟、一氧化碳、碳氢化合物排放明显降低，pode是一种可再生能源，可以减少环境负荷。

2、乙醇与棕榈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，低粘度能够降低棕榈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。

3、该燃料粘度、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。

附图说明

图1为在40℃下不同比例的棕榈油/乙醇/pode的互溶情况。

具体实施方式

以下实施方式用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明提供的一种适用于柴油机的棕榈油/乙醇/pode混合燃料，由以下体积分数的组分组成：

乙醇53％～67％棕榈油27％～35％pode(聚甲氧基二甲醚)4％～12％。

所述棕榈油为市售一级24度棕榈油，符合棕榈油gb/t15680-2009。

所述乙醇质量百分比浓度大于等于99.5％。

所述pode为混合物，其结构式为ch3o–(ch2o)n–ch3，其中n为3～6，即pode为ch3o–(ch2o)3–ch3、ch3o–(ch2o)4–ch3ch3o–(ch2o)5–ch3、ch3o–(ch2o)6–ch3的混合物。

优选的各组分含量为：乙醇53％，棕榈油35％，pode12％。在此配比下，整个燃料体系中pode的相对含量较高，有利于体系整体十六烷值的提高，进而提升发动机燃烧稳定性及效率。

优选的各组分含量为：乙醇63％，棕榈油27％，pode10％。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。

优选的各组分含量为：乙醇67％，棕榈油29％，pode4％。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。

本发明燃料的制备方法包括以下步骤：按照体积配比量取各成分，先将乙醇加入棕榈油中形成不完全互溶的混合液，之后在搅拌下将pode加入混合液中混合均匀，即得调和混合燃料。本混合燃料推荐在30℃-60℃的温度范围下进行掺混。

本发明提供的含乙醇的新型混合燃料的运动粘度为2.39-3.28mm²/s，满足适用于传统柴油机的燃料粘度范围2.0-4.5mm²/s。

本发明提供的新型混合燃料，棕榈油/乙醇/pode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，无法实现棕榈油与乙醇互溶。但从图1可以看出，通过滴定pode能实现低碳醇与棕榈油体系的互溶。

显然，棕榈油/乙醇/pode的各自比例需满足互溶的原则。

实施例1

乙醇26.5l，棕榈油17.5l，pode6l。

所述棕榈油为市售一级24度棕榈油。

所述乙醇质量百分比浓度为99.5％。

所述pode为pode3-6的混合物。

配置方法：先将乙醇加入棕榈油中形成不完全互溶的混合液，之后在搅拌下将pode加入混合液中混合均匀，即得调和混合燃料。

经测试：运动粘度为3.28mm²/s，满足柴油机使用要求。

实施例2

乙醇31.5l，棕榈油13.5l，pode5l。

所述棕榈油为市售一级24度棕榈油。

所述乙醇质量百分比浓度为99.5％。

所述pode为pode3-6的混合物。

配置方法同实施例1

经测试：运动粘度为2.21mm²/s，满足柴油机使用要求。

实施例3

乙醇33.5l，棕榈油14.5l，pode2l。

所述棕榈油为市售一级24度棕榈油。

所述乙醇质量百分比浓度为99.5％。

所述pode为pode3-6的混合物。

配置方法同实施例1

经测试：运动粘度为2.39mm²/s，满足柴油机使用要求。

将实施例1-3中三种不同比例的混合燃料进行运动粘度测定，结果表明本发明提供的新型混合燃料在乙醇的低、中、高比例下，调和剂pode的添加量呈现出中间高两端低的趋势，所获得的混合燃料的粘度随乙醇比例的提高呈现出单调递减的趋势且得到显著改善。在加入调和剂pode之后燃料体系的粘度变化程度幅度高达90.5％-94.8％，且在棕榈油含量较高的体系下，粘度改善的更为明显。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。