[發(fā)明專利]一種確定生物柴油燃燒性能的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810476722.2
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108763855B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘勇;沈世靜;紀獻柯;蔣軍成;曹崴
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G16C20/30;G16C20/70;G16C20/90
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

本發(fā)明涉及一種確定生物柴油燃燒性能的方法，具體步驟為：1.生物柴油建模樣本及其燃燒性能數(shù)據(jù)的收集；2.生物柴油建模樣本集的劃分；3.生物柴油SiRMS結(jié)構(gòu)描述符的計算；4.生物柴油特征SiRMS結(jié)構(gòu)描述符的篩選；5.生物柴油燃燒性能預(yù)測模型的建立；6.生物柴油燃燒性能預(yù)測模型的驗證、修正與確定；7.生物柴油燃燒性能預(yù)測模型的應(yīng)用。燃燒性能可以衡量生物柴油在生產(chǎn)、儲存和運輸?shù)冗^程中火災(zāi)風險的大小，實現(xiàn)生物柴油燃燒性能的有效預(yù)測能夠?qū)ζ湓O(shè)計、生產(chǎn)和操作等環(huán)節(jié)提供參考。本發(fā)明方法簡單、概念清晰、應(yīng)用簡便、預(yù)測準確性高，為確定生物柴油燃燒性能提供了一種簡便快速、準確可靠的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物燃料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種確定生物柴油燃燒性能的方法，具體地說是一種根據(jù)生物柴油各組分的分子結(jié)構(gòu)及其配比預(yù)測其燃燒性能的方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟的快速增長和不斷發(fā)展，石油及其產(chǎn)品已普及工業(yè)生產(chǎn)和人民生活的各個角落，并且應(yīng)用越來越廣泛。然而石油儲備是有限的，隨著現(xiàn)代社會石油使用量的日益增長，石油儲備量越來越顯得捉襟見肘，這也成為了各個國家各個行業(yè)發(fā)展的掣肘。此外，石油及其產(chǎn)品對環(huán)境有著巨大污染，尤其是日趨嚴重的溫室效應(yīng)問題讓各國石油安全形勢逐年變得嚴峻。因此，尋找綠色環(huán)保可再生燃料成為當今研究的熱點。

生物柴油(Biodiesel)是通過動植物油或其他富含三酰甘油(Triacylglycerols)的油脂原料與短鏈一元醇(Alcohol)在催化劑作用下發(fā)生酯交換反應(yīng)獲得的，這是一個從三酰甘油逐步轉(zhuǎn)化為脂肪酸烷基酯(FAAE)的過程，聯(lián)合脂肪酸烷基酯的混合產(chǎn)物統(tǒng)稱為生物柴油。由于動植物油脂等不同來源的原料具有不同的脂肪酸組成，因此，生物柴油的化學(xué)組成取決于其生產(chǎn)原料，生物柴油的性質(zhì)取決于其原料的特性以及反應(yīng)中使用的醇。目前應(yīng)用最多的是甲醇和乙醇酯化方式，其產(chǎn)物主要包含不同的脂肪酸烷基酯和醇，因此本專利描述的生物柴油為脂肪酸甲酯類生物柴油、脂肪酸乙酯類生物柴油或脂肪酸丁酯類生物柴油。與石油柴油燃料相比，生物柴油擁有較高的十六烷值，含氧量高，燃燒性能好；含硫量低或無含硫量，無芳烴含量，廢氣排放量少，對環(huán)境友好；來源廣泛，包括藻類，油籽，動物脂肪和各種低價值材料，如廢棄食用油，潤滑脂和皂角；同時具有許多重要的技術(shù)優(yōu)勢，例如其固有的潤滑性，較高的閃點和可生物降解性，是當前世界重點開發(fā)和推廣的燃料油。

對于生物柴油而言，十六烷值、閃點和燃燒熱是衡量油品質(zhì)量和燃燒性能的最主要參數(shù)。十六烷值是衡量柴油產(chǎn)品自燃性的重要指標之一，也是評價柴油產(chǎn)品燃燒性能的重要參數(shù)。十六烷值越高，點火延遲時間越短，柴油產(chǎn)品的燃燒性能越好，越不容易產(chǎn)生爆震等不正常燃燒現(xiàn)象。從使用性和經(jīng)濟性兩個角度，提高柴油產(chǎn)品的十六烷值很有意義。閃點是可燃液體在一定條件下產(chǎn)生的蒸氣與空氣形成的混合氣體發(fā)生一閃即滅的現(xiàn)象，是衡量可燃液體安全性和燃燒性的重要參數(shù)之一。閃點的實驗測定法可分為開杯閃點實驗和閉杯閃點實驗。實驗標準主要分為ASTM標準和GB標準。一般而言，同樣的試樣開杯閃點實驗測定的閃點值要高于閉杯閃點實驗測定的閃點值。通常來說，閃點越低，物質(zhì)的危險性越高。當液體溫度高于閃點值時，一經(jīng)火源作用就會著火，可能引發(fā)火災(zāi)，極度情況下甚至會引起爆炸。因此，為了在生產(chǎn)、儲存、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)更安全地、更有效地使用生物柴油產(chǎn)品，有必要掌握各類生物柴油閃點的數(shù)據(jù)，研究其變化規(guī)律，探究其變化的深層原因。燃燒熱是衡量有機物火災(zāi)危險程度的重要參數(shù)。燃燒熱值越高，火災(zāi)危險程度越大。從安全性角度，研究生物柴油燃燒熱很有意義。因此，了解和掌握各種生物柴油的燃燒性能數(shù)據(jù)，對于加強生物柴油生產(chǎn)、儲存、運輸?shù)冗^程中的安全管理，具有重要意義。

目前，經(jīng)驗公式估算和實驗測定是預(yù)測生物柴油燃燒性能最直觀有效的方法。但經(jīng)驗公式使用條件苛刻，適用范圍較窄，并且準確度不高。而實驗測定要求具備良好的實驗設(shè)備，費用昂貴；實驗周期長，工作量巨大；同時，實驗測定結(jié)果往往因不同的實驗設(shè)備、實驗樣品和實驗環(huán)境而存在較大的差異。因此，有必要借助理論計算方法對生物柴油的燃燒性能進行理論預(yù)測，以彌補已有研究方法的缺陷與不足。