[01744562]加氢催化生物柴油车用发动机关键技术

发动机广泛应用于商用汽车、载重汽车、工程机械、农业机械、发电设备、船舶、国防装备等领域,对国民经济的发展具有重要的支撑作用。而当前严峻的能源和环境问题对发动机的节能与降排提出了更高要求,从而清洁、可再生、高品质代用燃油的开发及其应用于发动机的适应性研究已成为关键。生物柴油作为清洁的可再生能源倍受关注,一代脂肪酸甲酯生物柴油,以粮食作物为原料,存在与人争粮、与粮争地的现象而倍受争议,同时本身存在长久放置不稳定、对橡胶类部件腐蚀等种种弊端,故在车用领域的应用和推广不断受阻。 对此,本项目在4项国家自然科学基金、1项科技部工业支撑项目以及与江苏佳誉信实业有限公司2项横向合作项目的支持下,从生物质热转化基础理论创新,以餐饮废油、油脂企业中皂角油、酸化油、藻类等热转化制取的生物油为原料,通过加氢催化工艺研发制备高品质的二代生物柴油,到该生物柴油在发动机上应用的适应性方面,取得如下关键技术的突破： 1、生物质热转化基础理论创新。揭示了基于组分的藻类等生物质热解产油机理;掌握了水溶性多糖产油机制,创新提出了藻类与农林废弃物共热解产油的新方法,阐释了两者共热解协同机理与产油路径。并开发了低脂微藻高效液化制取生物油的新工艺,获得不同参数下各产物分布及生物油组分特性,取得了藻类生物质热转化制取生物油原料的新突破。 2、二代生物燃油的开发及制备技术。创新提出了二代生物柴油的一步催化制备工艺及与石化燃油混燃的新技术路线,彻底解决了原两步催化制备工艺所带来的工艺复杂、生产成本高、研发难有突破,进而难以产业化的问题。基于共沉淀法,利用扫描电镜、X射线光电子能谱仪等先进的测试手段实现催化剂的结构表征,获得了二代生物柴油催化剂的制备工艺参数。制备出高品质、经济性好、稳定性强的饱和烷烃结构加氢催化二代生物柴油。 3、二代生物柴油的发动机适应性技术。基于现代激光测试技术以及高性能湍流场LES大涡模拟技术,创新高品质、新型燃油的喷射内流、喷雾、燃烧及碳烟测试实验平台、实验方法和数值模拟方法,揭示二代生物柴油喷雾、燃烧特性及碳烟生成影响因素,基于燃油的匹配和混燃优化研究,实现了二代生物柴油在发动机中的成功应用。实验测试表明取得了良好的油耗和排放效果：降低原发动机油耗、PM及NOx排放分别最高达1.56%、27.03%和21.8%。 4、本项目在基础理论研究方面授权国家发明专利18项,SCI、EI检索论文102 篇,受到国内外同行高度评价。 中国机械工业联合会对项目发动机燃油喷射系统内流及喷雾研究方面创新成果的评价：“……,该成果总体上达到国际领先水平。”;对新技术路线下所制备的二代生物燃油在发动机上应用方面的技术创新成果的评价：“……,该成果在加氢催化二代生物柴油喷雾燃烧特性,碳烟生成过程以及排放特性研究方面达到国际领先水平。” 研究成果被国内炼油企业和柴油机企业直接或间接应用,具有应用证明的单位近3年的新增总产值达12.2218亿元,利润6363.00万元,结合项目成果,合作企业先后在山东及江苏扬州等地建成年产万吨和20万吨级别的加氢催化二代生物柴油生产装置,生产燃油远销欧洲,为推进生物柴油在车用领域的产业化做出了贡献,加速了我国发动机行业技术的发展和进步,取得了明显的经济、社会和环境效益。