丁醇用途燃料

新型生物燃料——丁醇

14302010030柳青腾

丁醇制备和使用的原理

丁醇是一种新型的清洁能源。可用作优质燃料和燃料添加剂，其高沸点

（118℃）和低蒸汽压有助于汽车的冷启动；由于丁醇的疏水性比乙醇更强，因

此更易于与汽、柴油烃类燃料相混溶，储存过程中不易吸收空气中和系统中的

水分；而且丁醇的燃烧更完全，可大大降低汽车尾气的CO2排放，且不发生残

留烃污染，对净化空气十分有利。上述优点有可能使丁醇成为未来发动机新型绿

色燃料，成为替代化石燃料的可持续发展的交通燃料之一，在未来的运输燃料中

将会占有重要的比重。

目前主流的生产丁醇的方法共有三种，其中前两种是化学方法，分别是：

1.羰基合成法。丙烯与CO、H2在加压加温及催化剂存在下羰基合成正、

异丁醛,加氢后分馏得正丁醇。

2.醇醛缩合法。乙醛经缩合成丁醇醛，脱水生成丁烯醛，再经加氢后得正丁醇。

第三种方法，就是利用生物发酵方法制丁醇。具体的做法是，以淀粉等为原料,接入丙酮-丁醇菌种,进行丙酮丁醇(ABE)发酵,发酵液精馏后得产品正丁醇。

丁醇燃料的优缺点

丁醇燃料有许多优点。一方面体现在利用生物发酵方法制丁醇的优点，另一

方面体现在丁醇和传统的生物燃料（生物乙醇、生物柴油等）相比所具有的优点。

1．生物发酵方法的优点

(1)化工合成法以石油为原料,投资大,技术设备要求高；而微生物发酵法

一般以淀粉质、纸浆废液、糖蜜和野生植物等为原料,利用丙酮丁醇

菌所分泌的酶来将淀粉分解成糖类,再经过复杂的生物化学变化，

生成丙酮、丁醇和乙醇等产物,其工艺设备与酒精生产相似，原料价

廉,来源广泛，设备投资较小。

(2)发酵法生产条件温和,一般常温操作，不需贵重金属催化剂。

(3)选择性好、安全性高、副产物少，易于分离纯化。

(4)降低了对有限石油资源的消耗和依赖。

2.丁醇相对于其他生物燃料的优点

（表自《新型生物燃料———丁醇的研究进展》）

（1）能量含量高,与乙醇相比可多走30%的路程。

（2）丁醇的挥发性是乙醇的1/6倍,汽油的1/1315,与汽油混合对水的宽容

丁醇-柴油双燃料发动机的燃烧和排放特性试验研究

李鑫;董超;韩伟强;刘兴文;李博仑

【摘 要】为了深入研究丁醇同分异构体在双燃料发动机上燃烧和排放的差异,基于1台重型6缸涡轮增压柴油机,在转速1500 r/min、缸内循环总能量1280 J/cycle工况下,针对正丁醇-柴油和异丁醇-柴油双燃料的燃烧和排放特性进行了试验研究.研究结果表明:随着柴油喷射定时的提前,正丁醇-柴油和异丁醇-柴油双燃料燃烧的最大缸内压力相位 、放热率峰值相位和 θCA10提前,最大缸内压力 、缸内最高平均温度和燃烧持续期增加,放热率峰值和最大压力升高率先增大后减小,HC,CO和颗粒物排放降低,而NO x排放先增加后减少.在相同的柴油喷射定时和丁醇替代比条件下,相比于正丁醇-柴油双燃料燃烧,异丁醇-柴油双燃料燃烧的 θCA10,θCA50和

θCA90均提前,滞燃期和燃烧持续期变短,最大缸内压力 、放热率峰值和最大压力升高率降低,HC和NO x排放较高,而CO和颗粒物排放较低.

【期刊名称】《车用发动机》

【年(卷),期】2019(000)002

【总页数】8页(P77-84)

【关键词】正丁醇;异丁醇;柴油;双燃料;燃烧;排放

【作 者】李鑫;董超;韩伟强;刘兴文;李博仑

【作者单位】西华大学流体及动力机械教育部重点实验室 ,四川 成都 610039;国家汽车质量监督检验中心 ,湖北 襄阳 441004;西华大学流体及动力机械教育部重点实验室 ,四川 成都 610039;西华大学流体及动力机械教育部重点实验室 ,四川 成都

610039;西华大学流体及动力机械教育部重点实验室 ,四川 成都 610039 【正文语种】中 文

【中图分类】TK421.2

近年来，采用缸内直喷高活性燃料+气道喷射低活性燃料的双燃料(或RCCI)燃烧模式已成为国内外的研究热点。该模式能够通过调节缸内工质的活性分布和梯度有效地控制燃烧相位、放热规律并降低压力升高率，可在全工况范围内实现稳定燃烧[1-2]。相关研究表明[3-7]双燃料燃烧模式在提高热效率和降低污染物排放方面极具潜力。Kokjoh[8]等研究发现，与传统柴油燃烧相比，采用汽油-柴油双燃料燃烧模式能使指示热效率提高约16.4%。Splitter[9]等也指出，汽油-柴油双燃料燃烧模式可使指示热效率达到约60%。此外，Benajes[10]、尧命发[11]等研究发现，采用双燃料燃烧模式可在不使用后处理技术条件下使NOx和Soot排放接近于0。

醇类燃料的概况

醇类燃料在常温常压下为液态，而且热值比石油燃料低，辛烷值高，汽化潜热高，且燃料自身含氧。以上特点决定了醇类燃料具有良好的燃烧性能：碳氢比例小导致火焰传播较快，滞燃期较短，而且循环变动小，热效率高，可以在更稀的混合气的情况下燃烧；燃料本身还含有氧，这使得排放废气中CO和HC含量较低，又由于其汽化潜热大，在大负荷下能够降低燃烧室的温度并且抑制NOx的生成，由此可得醇类燃料是一种清洁、可再生能源。本文中所提到的醇类燃料，一般情况下主要指甲醇、乙醇和本课题所研究的丁醇，它们都属于含氧燃料。由于醇类燃料富含氧，而且燃烧比汽油更彻底，因此在汽车排放尾气中HC和CO的含量显著降低。这不仅使普通汽油燃烧不完全所形成的炭粒积聚问题得到解决，同时也避免了因形成积炭引起的故障，从而使发动机的使用寿命延长。醇类燃料具有高辛烷值（甲醇：112；乙醇：111），油品的抗爆性能高，使汽油机的压缩比和发动机的动力性得到提高。醇类燃料的着火界限较宽，并且火焰传播速度快，可采用稀薄燃烧方式来提高经济性。汽油中含有氧化添加剂MTBE，这会对地下水和饮用水源造成污染，而醇类燃料自身含氧的特性克服了这一缺点。近年来，国内对醇类（主要是甲醇、乙醇）汽油混合燃料的研究主要集中在燃烧特性、动力性和排放特性上[4~8] 。

目前，大多采用掺烧的办法对醇类燃料进行研究，根据受不同因素的影响来调节掺烧的比例。国外有许多国家在大力发展醇类燃料，在美国，乙醇产量逐年增长，美国现约有200万辆可燃用多种燃料的汽车，既可使用汽油也可使用E85乙醇汽油。巴西是世界上最大的乙醇生产国，巴西汽车的乙醇与汽油合成燃料已商品化，乙醇汽车占巴西汽车总量的40%[9]。1990年日本北海道大学农业工程系的Naguchi和Tarra两位教授对酒精在柴油机上的应用进行研究，他们完成了双燃料发动机特性及发动机控制系统静态特性试验[10]。德国在完成M15的推广后，又开始了M100方案的研究。

正丁醇用途和应用

正丁醇，也被称为丁醇，是一种有机化合物。它是一种无色、易燃和可溶于水的液体。正丁醇在许多领域中都有各种不同的用途和应用。

工业用途

正丁醇在工业界中广泛应用。以下是一些主要的工业用途：

1. 溶剂：正丁醇是一种常用的有机溶剂，可用于溶解许多不同类型的化合物。它在涂料、清洁剂、染料、树脂和粘合剂等领域有广泛应用。

2. 反应中间体：正丁醇作为一种反应中间体，可以参与许多化学反应。它可用于合成其他有机化合物，如酯和醚等。

3. 防冻剂：正丁醇可以作为防止液体冷却系统冻结的防冻剂使用。它具有较低的冰点，能够有效地防止水在低温下结冰。

4. 喷雾剂：正丁醇在某些喷雾剂中也有应用。它可以用于制造发胶、香水、除臭剂和空气清新剂等。

医药用途

正丁醇在医药领域中也有一些用途和应用：

1. 药物溶剂：由于正丁醇对许多药物有溶解作用，它常被用作药物的溶剂。这使得药物更容易被人体吸收和利用。

2. 消毒剂：正丁醇具有一定的杀菌性能，能够用作一些消毒剂的成分。

3. 药物制剂：正丁醇可以用于一些药物制剂的生产过程中，例如制造药片、注射剂和外用药物等。

其他用途

除了工业和医药领域，正丁醇还有一些其他用途和应用：

1. 制冷剂：正丁醇可以用作一些制冷剂的成分，用于冷冻设备和空调系统中。

2. 燃料添加剂：正丁醇可以作为一种燃料添加剂使用，以提高燃料的性能和效率。

3. 食品工业：正丁醇有时也被用作食品香精和香料的成分。

总结起来，正丁醇是一种多功能的有机化合物，在工业、医药和其他领域中有广泛的用途和应用。它的溶解性、反应性和化学特性使其成为许多产品和过程中不可或缺的组成部分。