甲酯复合型柴油机燃料是一种具有创新性的新型燃料。它由多种成分混合而成,其中主要成分包括脂肪酸甲酯以及多种烷烃等。
其来源主要为动植物油脂、废弃油脂等生物质资源。例如,生物甲酯调合燃料就是由动植物油脂与醇解酯交反应制得的脂肪酸单烷基酯为原料,按特定工艺配方,混合调配多种烷烃产品的一种高清洁生物液体燃料。这些生物质资源在自然界中广泛存在,为甲酯复合型柴油机燃料的持续供应提供了坚实保障。
该燃料具有诸多显著特点和优势。首先,可再生性是其一大亮点。由于来源于生物质资源,意味着它具有可持续利用的特性,与传统化石燃料相比,大幅度减少了对不可再生资源的依赖。在环保方面,该燃料燃烧过程中产生的二氧化碳可被植物吸收,形成碳循环,大大降低温室气体排放。同时,其燃烧产生的硫化物和氮化物等污染物较少,对改善空气质量有着积极作用。
从燃烧热值来看,生物甲酯燃料的热值高达 11000 大卡,温度可达 1200 多度,耐用度极高。例如,炒一盘菜,天然气要 5 分钟,甲酯燃料只要 2 - 3 分钟,这得益于其高燃烧温度和高热值。在安全性能方面,生物甲酯燃料闪点高,不属于危化品,不易燃烧引起爆炸。如不慎着火,可用水浇灭火焰,不会造成危险,也不容易因漏气造成中毒事故。无论是运输还是储存,都相对安全便捷,只需普通的简单塑料桶就能储存起来,只需要一根管道就能被运送到各个地方。
生产甲酯复合型柴油机燃料的主要的组成原材料包括国标柴油、煤油、脂肪酸甲酯等。国标柴油作为传统燃料,在混合燃料中起到稳定燃烧的作用。煤油则能改善燃料的挥发性和流动性。脂肪酸甲酯作为主要的生物成分,为燃料提供可再生性和环保特性。
在添加剂方面,十六烷值提高剂可以轻松又有效提升燃料的十六烷值,改善燃烧性能。一般来说,十六烷值提高剂的添加比例在 0.5% - 1% 之间。三乙醇胺能够更好的起到清洁和防锈的作用,添加比例通常在 0.1% - 0.3%。碳酸二甲酯作为含氧添加剂,可提升燃料的含氧量,促进燃烧更充分,其添加比例大约在 5% - 10%。抗氧化剂的添加可以有效的预防燃料在储存和使用的过程中氧化变质,添加比例一般在 0.05% - 0.1%。
废弃动植物油是生产甲酯复合型柴油机燃料的重要特殊原料之一。废弃动植物油来源广泛且成本较低,通过特定的工艺处理后,可以转化为脂肪酸甲酯等有用成分,用于燃料生产。这不仅实现了资源的回收利用,还减少了对传统石油资源的依赖。
添加剂中的助燃剂在燃料生产中也起着关键作用。例如,一些含金属的助燃剂如碱金属化合物(如 KNO3、NaNO3)、碱土金属化合物(如 Ca、Mg、Ba 的羧酸盐)等,可以在燃烧过程中降低燃油分子 C - H 键的活化性能,提高氧化链引发速度,有利于燃油分子的雾化扩散和氧化燃烧,降低燃油的燃点,促进其着火性。同时,还具有催化碳粒氧化和反催化燃油分子在高温缺氧条件下热裂解作用,提高了燃油的燃烧速度,使燃烧更充分,有实际效果的减少碳烟排放。
无灰型助燃剂如含氧、含氮的羟基、胺基、羰基、羧基以及醚键和酯键等官能团的芳香族、脂肪族、聚合物等取代的单一有机物或多功能复合有机物,不含金属成分,不会造成二次污染,对发动机的耐久性影响较小。它们能通过改善燃烧过程中的氧含量分布、促进燃料分子与氧气的结合等方式,提高燃烧效率,增强燃料的稳定性。
首先,将国标柴油、煤油、脂肪酸甲酯等基础原料放入反应容器中进行搅拌。搅拌过程要均匀,确保各种原料充分混合。在搅拌一段时间后,开始依次加入添加剂。先加入十六烷值提高剂,间隔 10 分钟后,加入三乙醇胺,再过 10 分钟加入碳酸二甲酯,最后加入抗氧化剂。每次添加添加剂后,都要密切观察反应容器内的变化,确保添加剂与原料充分混合。添加完所有添加剂后,持续搅拌 30 - 60 分钟,使各种成分充分反应,形成稳定的混合体系。这样的一个过程中,搅拌速度要适中,既不能过快导致原料溅出,也不能过慢影响反应效果。
在生产新型脂肪酸甲酯生物柴油时,加入二甲醚和溶剂油作为共溶剂参与酯交换反应。二甲醚和溶剂油的加入有利于提高甲醇、二甲醚、溶剂油和动植物油脂的共溶性,从而加快反应速度和提高酯化率。反应温度一般要大于 120℃,且应低于甲醇的临界温度,例如反应温度能控制在 160℃左右。密封储罐内的反应压力为 0.1 - 2.0MPa,比如可以再一次进行选择 1.5MPa 的压力。反应时间为 25 - 35 分钟,以确保反应充分进行。在这样的一个过程中,要重视反应温度、压力的变化,及时作出调整反应条件,确保反应的稳定性和安全性。
产品分离是生产的全部过程中的关键步骤。二甲醚加入密封储罐内回流均匀后,与脂肪酸甲酯相互溶解。随着反应的进行,密封储罐内的压力逐渐下降至 101.3KPa,温度逐渐下降至常温。当达到这些特定值时,脂肪酸甲酯与二甲醚完全溶解。此时,从得到的产品中分离出副产品甘油。分离过程能够使用物理方法,如过滤、离心等。经过分离后,得到的脂肪酸甲酯生物柴油即为甲酯复合型柴油机燃料的重要组成部分。这种生物柴油经过检测凝点在 -20 度以下,冷滤点在 -6 度以下,可以广泛应用于寒冷地区。同时,该生物柴油具有高燃烧效率、低污染排放等优点,为甲酯复合型柴油机燃料的性能提升做出了重要贡献。