菜籽油生物柴油化学动力学机理的构建.pdf

《菜籽油生物柴油化学动力学机理的构建.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第6期(总第215期)车用发动机NO．6(Seria1No．215)2014年l2月VEHICIEENGINEDec．2O14菜籽油生物柴油化学动力学机理的构建毛功平，王忠，倪培永(江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江212013)摘要：采用气一质联用仪测量了以菜籽油为原料制备的生物柴油的酯类组成成分和比例，根据主要组分的分子式和含量，拟舍得到生物柴油的分子式。确定了以丁酸甲酯和正庚烷组成的混合燃料来替代生物柴油，采用“叠加法”构建得到一种新的生物柴油化学动力学机理。通过对影响主要污染物生成的基元反应进行敏感性分析，筛选出新机理中需要修正的基元反应。调整指前因子修正化学反应速率常数，模拟不

2、同扰动下COz和czH的摩尔分数，分析模拟结果与试验结果的平均误差。研究结果表明：生物柴油的拟合分子式为cH。。O；丁酸甲酯和正庚烷组成的混合燃料在分子式、分子量、黏度等方面较丁酸甲酯与实际的生物柴油更为接近，可用来替代生物柴油；在指前因子略增大的扰动下，新机理计算的COz和CH摩尔分数的平均误差均较小。关键词：生物柴油；化学动力学；化学反应速率常数；指前因子DOI：l0．3969／j．issn．1O01-2222．2014．06．003中圈分类号：TK421．71文献标志码：B文章编号：10012222(2014)06—001305生物柴油的组分非常复杂，如以大豆油和菜籽燃比等条件下菜籽

3、油甲酯的氧化试验，以碳原子个油为原料制备的生物柴油，含有油酸甲酯、亚油酸甲数为2-6的烯烃作为菜籽油甲酯的替代物质，建立酯、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、亚麻酸甲酯等组分，且了菜籽油甲酯氧化的简化模型，提出了由225种物主要组分的相对分子质量较大，分子的碳链长度较质和1841个基元反应组成的菜籽油甲酯氧化机长，一般为碳链长度17～19的大型酯类，因而很难理。美国劳伦斯·利弗摩尔国家实验室(Lawrenee针对单一组分建立一种可以完全表达生物柴油化学LivermoreNationalLaboratory，LLNI)的Herbi—动力学特性的模型llj。netl6等人将正庚烷、异辛烷和丁酸甲酯的机理

4、组合目前对于生物柴油化学动力学机理的研究主要在一起，建立了包含高温和低温反应部分的癸酸甲有两种方法：一是对与生物柴油主要组分结构类似酯详细化学动力学氧化模型。将发动机燃用癸酸甲的小分子甲酯(如甲酸甲酯、丁酸甲酯等)进行试验酯、菜籽油甲酯在射流搅动反应器中反应的试验数和动力学的研究，研究它们的氧化性能；二是研究癸据与癸酸甲酯模型计算结果进行了对比，验证了机酸甲酯(MethylDecanoate，MD)、硬脂酸甲酯理的有效性，发现癸酸甲酯机理模拟生物柴油燃烧(MethylStearate，MS)等大分子酯类的氧化机理，的效果要优于丁酸甲酯。美国加利福尼亚大学的将其作为生物柴油的替代机理。国内外

5、学者对生物Seshadri_7等人采用直接关系图法(DRG，Directed柴油机理开展了研究，并取得了一定的成果。美国RelationGraph)对3036种物质、8555个基元反应Cornell大学的Fisher等人l4]认为丁酸甲酯与生物组成的详细癸酸甲酯机理进行简化，得到包含柴油中的主要组分都含有RC(-O)OCH。(R代713个基元反应和125种组分的主干机理，通过对表烷基或者烯基)，因而可用来替代生物柴油。比模拟结果和试验结果验证了简化机理的有效性。Fisher在低温低压密闭容器中进行了丁酸甲酯的燃虽然丁酸甲酯、癸酸甲酯这些物质都含有烧试验，建立了包含279种组分和1259个基

6、元反RC(-O)OCH。(R代表烷基或者烯基)，其基本应的丁酸甲酯机理，这是生物柴油替代机理的较早分子结构特征与生物柴油类似，但油品参数、分子式报道。法国国家科学研究院(CNRs)的Dagautl[等与生物柴油存在较大的差别。本研究选取丁酸甲酯人采用射流反应器进行了不同压力、温度、时问和空(MethylButyrate，MB)和正庚烷(Nheptane，NH)收稿日期：20140311；修回日期：201409—01基金项目：国家自然科学基金项目(51376083)；江苏省高校自然科学研究面上项目(13KJB470003)作者简介：毛功平(1980一)，男，副教授，博士，主要研究方向为动力机

7、械工作过程及排放控制；maogp@l63．com。车用发动机2014年第6期组成的混合燃料作为生物柴油的替代物质，以混合分的机理“叠加”在一起，去掉重复的部分。采用类燃料的理化特性和拟合分子式接近生物柴油为目标似的方法构建生物柴油的机理，得到包含356种物来确定混合比例，将MB和NH的详细化学动力学质、1937个基元反应的生物柴油新机理。构建步机理组合起来，对其化学反应速率常数进行修正，得骤如下：到新机理，采用模拟与试验