本文介绍了纤维素基乙醇汽油的理化性质,并委托黑龙江省质量监督检测研究院参照GB18351-2010《车用乙醇汽油(E10)》国家标准进行资质检测,经测定纤维素基乙醇汽油完全符合GB18351-2010《车用乙醇汽油(E10)》国家标准;同时对纤维素基乙醇汽油与市售93#乙醇汽油进行了整车道路对比试验来考察纤维素基乙醇汽油经济动力性,结果表明纤维素基乙醇汽油优越市售93#乙醇汽油。 The preparation method of cellulose ethanol gasoline was introduced in this paper, which was examined by Quality Supervision and Inspection Institute of Heilongjiang province according to GB18351-2010 “ethanol gasoline for motor vehicles (E10)” of national standard. The detection result indicated that cellulose ethanol gasoline was totally up to GB18351-2010 “ethanol gasoline for motor vehicles (E10)” of the national standard. Moreover, economic performance of cellulose ethanol gasoline was inspected through the vehicle road contrast test with 93# gasoline. The results showed that cellulose ethanol gasoline was better than 93# gasoline.
葛云龙,赵修华,吴铭芳,刘艳杰,孟永斌,李汶罡,孙晓莉,祖元刚*
东北林业大学森林植物生态学教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨
收稿日期:2016年3月22日;录用日期:2016年4月5日;发布日期:2016年4月12日
本文介绍了纤维素基乙醇汽油的理化性质,并委托黑龙江省质量监督检测研究院参照GB18351-2010《车用乙醇汽油(E10)》国家标准进行资质检测,经测定纤维素基乙醇汽油完全符合GB18351-2010《车用乙醇汽油(E10)》国家标准;同时对纤维素基乙醇汽油与市售93#乙醇汽油进行了整车道路对比试验来考察纤维素基乙醇汽油经济动力性,结果表明纤维素基乙醇汽油优越市售93#乙醇汽油。
关键词 :纤维素基乙醇,纤维素基乙醇汽油,理化性质,经济动力性
石油是支撑交通等国民经济基础产业的重要战略资源,但目前全球的石油储量仅供开采40年左右,趋于枯竭,急需新一代液体燃料替代 [
目前国内外燃料乙醇的生产主要以玉米等粮食淀粉为原料,存在生产成本高、原料供应有限等问题,同时中国地少人多的现状也决定了以粮食为原料的乙醇大规模生产必将导致“与人畜争粮,与粮食争地”的不利局面,我国的粮食安全将受到严重威胁 [
林业生产过程中产生的植物固形物为林木纤维素类生物质,通常含有38%~50%的纤维素、20%~35%的半纤维素和15%~25%的木质素,纤维素是葡萄糖高聚物,作为一种化石燃料的替代能源,由于其具有“CO2零排放”效应、低硫、资源广泛和可再生性等特点,如果能将这些取之不尽的可再生资源得到充分有效的利用,必然具有重大的社会和经济意义 [
我国的林木纤维原料资源非常丰富,因此,利用纤维原料生产乙醇具有巨大的潜力,同时可以减轻林业废弃物对环境造成的压力,从而实现经济和社会的可持续发展 [
本文主要介绍了纤维素基乙醇汽油的理化性质检测,及其纤维素基乙醇汽油与市售93#乙醇汽油进行了整车道路对比试验来考察纤维素基乙醇汽油经济动力性。
将木粉160℃碱煮2小时提取林木纤维素,再将林木纤维素为原料进行水解、糖化、发酵、精馏、脱水,得到纤维素基乙醇,最后将得到的纤维素基乙醇按照10%的加入量加入到大庆喇化加油站的93#无醇汽油中射流混合,制得纤维素基乙醇汽油。
纤维素基乙醇:由生物资源生态利用国家地方联合工程实验室,通过林木纤维素进行水解、发酵、精馏得到的纤维素基乙醇。
汽油:为大庆喇化加油站93#无醇汽油、哈尔滨中国石油加油站市售的93#乙醇汽油。
纤维素基乙醇汽油:为生物资源生态利用国家地方联合工程实验室制得。
委托黑龙江省质量监督检测研究院参照GB18351-2010《车用乙醇汽油(E10)》国家标准进行资质检测。
委托黑龙江省汽车产品质量监督检验站进行纤维素基乙醇汽油整车道路试验,以哈尔滨中国石油加油站市售93#乙醇汽油作为对照,进行在用车等速油耗、加速性能的道路对比试验及排放污染物的常规检验,试验车辆为上海大众的poto轿车,车辆荷载乘员为4人,车辆牌号为黑AB8768,行驶里程155,708 km。
在试验车辆上安装汽车拖拉机综合测试仪做等速油耗试验,分段行驶速度为60 km/h、90 km/h每个速度行驶距离500 m,折返两次测量油耗,求平均值。燃油分别为对照油和样品油进行等速油耗测试。发动机性能台架对比试验日期为2012年07月02日至2012年07月06日。
试验日期:2012年6月30日至2012年7月1日。
试验地点:哈尔滨市松北区世贸大道进行,天气状况见表1。
汽车等速行驶燃料消耗量试验;汽车加速性能试验。
GB/T 12534-1990 《汽车道路试验方法通则》
GB/T 12545.2-2001 《商用车辆燃料消耗量试验方法》
GB/T 12545.1-2008 《乘商用车辆燃料消耗量试验方法》
GB/T 12543-2009 《汽车加速性能试验方法》
GB3847-2005 《车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排放限值及测量方法》
试验用仪器见表2。
检测结果从表3可知,纤维素基乙醇汽油符合GB18351-2010《车用乙醇汽油(E10)》国家标准。
试验结果见表4;等速油耗试验曲线见图1。
试验结果0~90 km/h全油门起步加速试验结果见表5。
试验结果400 m距离全油门加速通过试验见表6。
自由加速烟度的检验结果见表7。
试验结果表明,纤维素基乙醇汽油等速耗油量与市售93#乙醇汽油相当,最多相差3.4%;纤维素基乙醇汽油动力性能优于市售93#乙醇汽油;纤维素基乙醇汽油在HC化合物排放上优于市售93#乙醇汽油,无CO排放,NO排放在高怠速工况下高于市售93#乙醇汽油,但在国家规定的排放范围之内,完全符合环保部发布的《轻型汽车污染物排放标准(中国第五阶段)》。
通过纤维素基乙醇汽油理化性质结果可以看出,制得的纤维素基乙醇汽油完全符合GB18351-2010《车用乙醇汽油(E10)》国家标准,同时通过对纤维素基乙醇汽油与市售93#乙醇汽油等速油耗对比试验、加速对比试验、排放污染物对比试验结果表明,纤维素基乙醇汽油在经济性、动力性、污染物排放量上都优越于市售93#乙醇汽油。因此以林木纤维素为原料,通过水解、糖化、发酵、精馏、脱水,得到纤
日期 | 天气 | 平均气温(℃) | 最大风速(m/s) | 风向 |
---|---|---|---|---|
2012.06.30 | 晴 | 26 | 2.0 | 西北 |
2012.07.01 | 阴转晴 | 25 | 1.5 | 西南 |
表1. 道路试验天气状况
序号 | 名称 | 规格型号 | 厂家 |
---|---|---|---|
1 | 汽车拖拉机综合测试仪 | CTM -2002A /B | 淄博科创电子有限公司 |
2 | 综合气象仪 | DEM6型 | 长春气象仪器厂 |
表2. 试验用仪器
序号 | 检验项目 | 单位 | 质量指标 | 技术要求 | 检验结果 | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
90 | 93 | 97 | ||||||
1 | 抗爆性 | 研究法辛烷值(RON) | - | 不小于90 | 不小于93 | 不小于97 | GB/T 5478 | 94 |
抗爆指数(RON+MON)/2 | - | 不小于85 | 不小于88 | 不小于报告 | GB/T 503、 GB/T 5478 | 89 | ||
2 | 铅含量 | g/L | 不大于0.005 | GB/T 8020 | <0.002 | |||
3 | 馏程 | 10%蒸发温度 | ℃ | 不高于70 | GB/T 6536 | 51 | ||
50%蒸发温度 | ℃ | 不高于120 | 68 | |||||
90%蒸发温度 | ℃ | 不高于190 | 181 | |||||
终馏点 | ℃ | 不高于205 | 199 | |||||
残留量 | ℃ | 不大于2 | 1 | |||||
4 | 蒸气压 | Kpa | 不大于88 | GB/T 8017 | 46 | |||
5 | 溶剂洗胶质含量 | mg/100 ml | 不大于5 | GB/T 8019 | 3 | |||
6 | 诱导期 | min | 不小于480 | GB/T 8018 | 875 | |||
7 | 硫含量(质量分数) | % | 不大于0.015 | SH/T 0689 | 0.012 | |||
8 | 博士试验 | - | 通过 | SH/T 0174 | 通过 | |||
9 | 铜片腐蚀(50℃, 3 h) | 级 | 不大于1 | GB/T 5096 | 1 | |||
10 | 水溶性酸或碱 | - | 无 | GB/T 259 | 无 | |||
11 | 机械杂质 | - | 无 | 目测 | 无 | |||
12 | 水分(质量分数) | % | 不大于0.20 | SH/T 0246 | 0.18 | |||
13 | 乙醇含量(体积分数) | % | 10.0±2.0 | SH/T 0663 | 9.7 | |||
14 | 其他有机含氧化合物(质量分数) | % | 不大于0.5 | SH/T 0663 | 0.2 | |||
15 | 笨含量(体积分数) | % | 不大于1.0 | SH/T 0693 | 0.5 | |||
16 | 芳烃含量(体积分数) | % | 不大于40 | GB/T11132 | 17 | |||
17 | 烯烃含量(体积分数) | % | 不大于30 | GB/T 11132 | 23 | |||
18 | 锰含量 | g/L | 不大于0.016 | SH/T 0711 | <0.002 | |||
19 | 铁含量 | g/L | 不大于0.010 | SH/T 0712 | <0.002 |
表3. 纤维素基乙醇汽油检验报告
燃油消耗量(L/100 km) | 油样 | 车速(km/h) | |
---|---|---|---|
60 | 90 | ||
93#乙醇汽油 | 5.68 | 6.26 | |
纤维素基乙醇汽油 | 5.78 | 6.47 |
表4. 等速油耗试验结果
项目 | 第1组 | 第2组 | 第3组 | 算术平均值μ(S) | 标准偏差SD(S) | 变化系数k% | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
往 | 返 | 往 | 返 | 往 | 返 | ||||
T1 | T2 | T3 | T4 | T5 | T6 | ||||
93#乙醇汽油 | 16.15 | 15.83 | 15.28 | 15.36 | 16.36 | 16.55 | 15.92 | 0.52 | 0.03 |
纤维素基乙醇汽油 | 15.05 | 15.84 | 16.16 | 15.58 | 15.45 | 16.41 | 15.75 | 0.49 | 0.03 |
表5. 0~90 km/h全油门起步加速试验结果
项目 | 第1组 | 第2组 | 第3组 | 算术平均值μ(S) | 标准偏差SD(S) | 变化系数k% | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
往 | 返 | 往 | 返 | 往 | 返 | ||||
T1 | T2 | T3 | T4 | T5 | T6 | ||||
93#乙醇汽油 | 24.20 | 23.28 | 24.85 | 24.59 | 25.16 | 24.96 | 24.51 | 0.68 | 0.03 |
纤维素基乙醇汽油 | 22.37 | 22.05 | 22.76 | 22.30 | 22.73 | 21.86 | 22.35 | 0.36 | 0.02 |
表6. 车辆400 m距离由静止状态全油门加速通过的试验结果
发动机怠速(r/min) | 项目 | HC (ppm) | CO (%) | NO (ppm) |
---|---|---|---|---|
800 | 93#乙醇汽油 | 81 | 0 | 0 |
纤维素基乙醇汽油 | 60 | 0 | 0 | |
2500 | 93#乙醇汽油 | 47 | 0 | 10 |
纤维素基乙醇汽油 | 43 | 0 | 28.50 |
表7. 发动机怠速工况下排放对比试验结果
图1. 等速油耗试验曲线
维素基乙醇,有望成为车用汽油的一种新型添加剂,获得一种具有高效优质的车用纤维素基乙醇汽油。为节约化石能源,保护环境提供有利基础;为废弃林木生物质的高值化资源化利用提供一种新的潜在模式。
林业公益性行业科研专项(201304601)。
葛云龙,赵修华,吴铭芳,刘艳杰,孟永斌,李汶罡,孙晓莉,祖元刚. 纤维素基乙醇汽油的理化性质与经济动力性评价 Physicochemical Properties and Economic Performance Evaluation of Cellulose Ethanol Gasoline[J]. 可持续能源, 2016, 06(02): 31-37. http://dx.doi.org/10.12677/SE.2016.62004