[發(fā)明專利]一種適合用于柴油機的ABE/水/柴油混合燃料

在審

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• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN110591775A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發(fā)明（設計）人: 金超;耿振龍;張曦媛;劉海峰;馬夢醒
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C10L1/04
• 分類號: C10L1/04;C10L1/02;C10L1/10;C10L1/12;C10L1/182;C10L1/185
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 李素蘭

本發(fā)明公開了一種適合用于柴油機的ABE/水/柴油混合燃料，由丙酮?正丁醇?乙醇(A:B:E為3:6:1)、柴油和水組成。本發(fā)明提供的一種ABE/水/柴油混合燃料，通過ABE(3:6:1)調(diào)和柴油與水不互溶的特性，改善混合燃料的燃料特性，使混合燃料不僅保留了含氧燃料的優(yōu)點，而且還降低了ABE(3:6:1)燃料回收的成本，從而實現(xiàn)該混合燃料在柴油機中的應用。因乙醇具有強吸水能力再結合調(diào)和劑ABE(3:6:1)的高氧含量，有利于降低燃燒過程中的污染物排放，且混合燃料中的所有組分均具有生物質(zhì)能的背景，可再生且方便獲得，在一定程度上能緩解能源危機。

技術領域

本發(fā)明涉及內(nèi)燃機可再生替代能源領域，具體涉及一種適合用于柴油機的新型混合燃料。

背景技術

近年來，由于化石燃料的短缺，全球環(huán)境的持續(xù)惡化以及對能源安全和多樣性的需求不斷增加，這使得人們對開發(fā)清潔和可持續(xù)能源的興趣大大增加。生物柴油和生物丁醇等可再生燃料因其可以由生物質(zhì)生產(chǎn)和相對較低的污染排放水平而引起了極大的關注。其中，含氧燃料燃燒得更充分，排放量更低。大量實驗已經(jīng)研究了以含氧化合物為燃料的柴油發(fā)動機的排放和能量性能，這種含氧化合物包括甲醇，乙醇，丙醇，丁醇，戊醇和酮類或醚類等，利用其可再生且污染物排放少的性能，對于緩解世界化石能源壓力，降低發(fā)動機排氣污染，促進生物質(zhì)能的有效利用具有重要的意義。

最近，丙酮-丁醇-乙醇(ABE)作為生物丁醇生產(chǎn)的中間產(chǎn)物受到了廣泛關注，因為它可以作為替代燃料且有可能消除各種生產(chǎn)成本。例如，Zhou等人研究了ABE和柴油混合物在恒定容積室中的燃燒特性。在ABE發(fā)酵形成過程中，丙酮，丁醇和乙醇的典型比例為3：6：1，但這在一定程度上是可調(diào)節(jié)的。隨著分子生物學和相關技術手段的不斷發(fā)展，基因工程已被用于遺傳修飾細菌菌株，直接改變或優(yōu)化菌株的遺傳性狀，為工業(yè)生產(chǎn)提供優(yōu)良的高產(chǎn)菌株。同時，發(fā)酵產(chǎn)物及其形成比例也隨pH、溫度和養(yǎng)分等發(fā)酵條件而變化。比如Tashiro等人研究了一種連續(xù)的丙酮-丁醇-乙醇(ABE)生產(chǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有高細胞密度，并大大提高了ABE的生產(chǎn)力。隨著先進ABE發(fā)酵技術的發(fā)展，生物溶劑中丙酮，丁醇和乙醇的體積百分比可以根據(jù)生物燃料需求的變化進行精確控制。本發(fā)明中使用ABE燃料的典型比例為3:6:1。

柴油燃料在世界上具有大量消耗，即柴油燃料占總石油消耗量的60％。如果ABE(3:6:1)可與柴油混合并用于柴油發(fā)動機，則傳統(tǒng)的石油消耗和二氧化碳排放量將減少。然而，很少有研究系統(tǒng)地研究柴油燃料和ABE(3:6:1)之間的溶解度。同時，乙醇具有很強的吸水能力，ABE(3:6:1)比柴油更具吸濕性。因此，如果在儲存和運輸期間罐沒有充分密封，ABE(3:6:1)和柴油混合系統(tǒng)可以從環(huán)境濕度中吸收水，過量的水濃度會引起相分離。為了避免相分離，重要的是測試ABE(3:6:1)和柴油的混合物的水容量。同時，如果ABE(3:6:1)可以直接與柴油一起使用，它將節(jié)省每個單一組分的分離過程的成本。此外，如果ABE(3:6:1)和柴油的混合物可以含有部分水，則可以節(jié)省ABE(3:6:1)生產(chǎn)過程的能量。這對于尋找合適的生物發(fā)酵替代燃料、未來混合燃料的儲存和運輸以及降低發(fā)酵過程中各個組分的燃料回收成本具有重要的參考價值。

但是，目前的研究未見到柴油/水/ABE(3:6:1)混合燃料的相關報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種適合用于柴油機的ABE/水/柴油混合燃料，不通過蒸餾分離和除水反應直接使用含水的ABE(3:6:1)，節(jié)省了每個單一組分的分離過程的成本和除水的能耗。該燃料保留了含氧燃料的優(yōu)點，有利于降低燃燒過程中的污染物排放。

本發(fā)明提供的一種適合用于柴油機的ABE/水/柴油混合燃料，由以下體積分數(shù)的成分組成：

水1％～10％，柴油9％～89％和ABE10％～84％；

所述的柴油的標號不大于-10#；