第27卷第6期森林工程Vol. 27 No. 62011 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)。采用數(shù)值計(jì)算的方法研究不同甲醇摻混比例對(duì)混合燃料十六烷值的影響;開(kāi)展燃料的蒸餾特性試驗(yàn)、粘溫特性試驗(yàn)，研究不同甲醇摻混比例(MO、 M10、M20)對(duì)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科理化參數(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(lèi)號(hào): U473, S776文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào): 1001 -005X (2011) 06 -0045 -03Study on Physicochemical Properties of Methanol-diesel Fuel Jiao Yang, Han Daming (College of Taffie, Northeast Foret-ry University, Harbin 150040)this paper. The cetane number of the blends with diferent methanol fractions were calculated by experiential formula. Experiments of dilation and vis-cosity were carried out to study the dilation and viscosity characteristics of dfferent methanol-diesel blend fuel ( MO、M10、 M20). And the infuenceof methanol ratio on the blends properties was initally discussed.Keywords: methanol dieel; physicochemical properties; co-eolvent近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和汽車(chē)保有醇柴油混合燃料必需加入添加劑來(lái)改善本身體系的量的高速增加，石油短缺問(wèn)題日益突出。柴油作驅(qū)物性，來(lái)完善由于甲醇和柴油的十六烷值、粘度和動(dòng)汽車(chē)行駛的主要燃料之--，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(wèn)題，因此對(duì)甲出現(xiàn)。隨著汽車(chē)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、NOx及其他有害氣1混合 燃料的配制和測(cè)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- -種可再生清潔燃料成為汽車(chē)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(lái)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M10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(lái)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(cè)試方法甲醇柴油的研究在--些國(guó)家受到廣泛的重視,使用密度計(jì)對(duì)普通柴油和甲醇柴油的密度進(jìn)行但我國(guó)對(duì)甲醇柴油的物化性質(zhì)方面的研究極少，只測(cè)量。遵循GB/T265試驗(yàn)方法，采用GB265型石對(duì)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(cè)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?；痦?xiàng)目:黑龍江省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(E200829); 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(jiǎn)介:焦楊(1986-),女，黑龍江伊春市人，碩士研2.1密度究生。研究方向:新能源技術(shù)。密度:是與體積熱值直接相關(guān)的物性數(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(lèi)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不同甲醇含的甲醇柴油實(shí)測(cè)密度(20C) /g.cm~ 3十MOTab. 1 Measured density of methanol diesel fuel+ MIO士M20with dfferent methanol content (20C) /g . cm -3甲醇體積百分含量%020燃油密度p0.840. 86640. 861920 450 80100溫度/C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(cè)試溫度是20C。由于甲醇的密度較小，圖1混合燃料的溫粘特性Fig 1 Viscosity characteristics of the mixed fuel因此混合燃料的密度會(huì)隨著甲醇加人量的增大而減360C，而甲醇的沸點(diǎn)僅為為64. 5C，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(jiàn)混合燃沸點(diǎn)64.5C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(lái);當(dāng)混合燃料的溫度繼續(xù)升高達(dá)到到809時(shí)，甲醇已大部分從甲醇柴油混合燃料中蒸發(fā)出式:來(lái);當(dāng)溫度升高超過(guò)80C以后，MO、M10、 M20ρ=ρ: (1-C1-C2) +p2C +psC,式中: p為溫度20C時(shí)混合燃油的密度，ρ表示的粘溫曲線基本重合保持-致。表2燃料在不同溫 度下的粘度20C時(shí)柴油的密度，ρ2表示20C時(shí)甲醇的密度,Tab. 2 Viscosity of the blends in dfferent temperaturesβ3表示20C時(shí)助溶劑的密度, C是甲醇的體積含燃料類(lèi)型.20% 40C 60C 80C100C量，C2是助溶劑的體積含量。此式可以計(jì)算出在M3.93.02.11..020C時(shí)的任何百分比含量的柴油甲醇柴油混合燃料MI0.52.51.81.0的密度值，通過(guò)實(shí)驗(yàn)也可以測(cè)得混合燃料的密度，M20.82.01.2M10和M20分別為0. 8693g/em3、0. 8627g/cm3。計(jì)算值與測(cè)量值之問(wèn)的誤差≤0.3%。由表2可見(jiàn)，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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)使用性粘度是燃料油最主要的性能指標(biāo)之一，它是對(duì)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 ~ 100C溫度范的十六烷值將根據(jù)甲醇的摻混比例來(lái)確定，因?yàn)榧讎鷥?nèi)，以0號(hào)柴油為基礎(chǔ)油，對(duì)MO、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(guò)高，則柴油機(jī)示。排氣冒黑煙，經(jīng)濟(jì)性下降;如果過(guò)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100C)，不同比例混合燃.~60范圍之內(nèi)。甲醇柴油混合燃料的十六烷值隨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積百分含量的變化如圖2所示。本重合，并且隨著甲醇摻混比例的增大，混合燃料由圖2可見(jiàn)，隨著甲醇摻混比例的增加，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0r2.5腐蝕性甲醇對(duì)金屬材料具有腐蝕性，因此本文進(jìn)行了0F混合燃料銅帶腐蝕試驗(yàn)。試驗(yàn)按照《石油工業(yè)新20 t技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范手冊(cè)-油氣分析測(cè)試化驗(yàn)新技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》中的測(cè)試方法。即在規(guī)定條件和試驗(yàn)020流程下，觀察燃料使銅片所產(chǎn)生的顏色變化來(lái)判斷甲醇含量/%試驗(yàn)燃料的腐蝕性[21。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(jiàn)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(guò)低的問(wèn)題，提高甲醇柴油混合Tab. 4 Experiment results of blends of copper with corosion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(lèi)型M0MIOM20要的?，F(xiàn)象淡橙色深橙色2.4餾程腐蝕級(jí)別A1B餾程是評(píng)定液體燃料蒸發(fā)性的最重要的質(zhì)量指標(biāo)。它既能說(shuō)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(duì)照，可以品組成中輕重組分的大體含量，對(duì)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MO、M10、M20混合燃料進(jìn)行蒸餾特體來(lái)看腐蝕性并不強(qiáng)，混合燃料滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)IS0 2160性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。- 1998對(duì)燃料的要求。3結(jié)論4002 300◆MO(1)通過(guò)溫粘特性試驗(yàn)可知，隨著甲醇摻混.國(guó)200-每M10比例的增加，甲醇混合燃料的粘度值降低，但仍符士M2000 .合0號(hào)柴油運(yùn)動(dòng)粘度的國(guó)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)劑是有必要的。圖3燃料的蒸餾特性Fig 3 Dislilation characteristics of the fuel(3)通過(guò)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(guó)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(duì)應(yīng)的餾出溫度越低。由試(4) 甲醇柴油混合燃料能夠滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)ISO驗(yàn)結(jié)果可知，在40%餾出率以下，混合燃料與基2160 - 1998對(duì)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(guò)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(duì)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[C]. SAE962115.基礎(chǔ)油的餾出溫度，且混合燃料中摻混甲醇比例越[2]魏象儀.內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)[ M].大連理工大學(xué)出版社, 1992.高，相對(duì)餾出溫度越低。甲醇柴油混合燃料餾程范[責(zé)任編輯:楊學(xué)春]圍符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。