[00352583]二代生物柴油的制备及发动机适应性关键技术

发动机广泛应用于商用汽车、载重汽车、工程机械、农业机械、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。严峻的能源和环境问题对其节能与减排提出了更高要求。清洁、可再生替代燃油的开发及其发动机上的应用成为有效技术途径，而其制备及用于发动机后的适应性研究成为关键。一代脂肪酸甲酯生物柴油因自身的种种弊端，在车用领域应用和推广不断受阻。 对此，该项目在3项国家自然科学基金、1项国家科技支撑计划项目及1项科技成果转化项目的支持下，针对二代加氢催化生物柴油(不含氧)，从生物质热转化基础理论创新，拓展原料油，到以废油脂等为原料，通过加氢催化工艺研发制备高品质的二代生物柴油，乃至该二代生物柴油在发动机上的适应性研究方面，取得如下关键技术的突破：生物质热转化制取生物油的基础理论创新。揭示了基于组分生物质热解产油机理，掌握了水溶性多糖产油机制，创新提出了农林废弃物与藻类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。开发了生物质高效液化制取生物油的新工艺，取得了生物质热转化制取原料生物油的新突破。二代生物柴油的制备及产业化开发。创新提出了二代生物柴油（不含氧）的一步催化制备工艺，基于共沉淀法，利用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，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，难以产业化的瓶颈。制备出高品质、经济性好、稳定性强的饱和烷烃结构二代生物柴油。二代生物柴油发动机适应性技术。创新提出二代生物柴油与石化柴油混燃及喷射策略控制相结合的发动机适应性技术，基于先进的激光测试技术及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，研究该高十六烷值生物柴油喷雾、燃烧及碳烟生成特性，获得了其与石化柴油掺混策略及燃油喷射控制策略，实现了二代生物柴油在发动机多工况条件下的高效应用，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％。该项目在基础理论研究方面近年发表SCI、EI检索论文104篇，授权国家发明专利15项，实用新型专利16项，受到国内外同行高度评价。中国机械工业联合会鉴定专家对该项目柴油机燃油喷射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柴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11.7574亿元，利润7953.00万元。 合作企业在江苏扬州建成年产20万吨级别的二代生物柴油生产装置，生产柴油远销欧洲，为推进生物柴油的产业化做出了巨大贡献，加速了发动机行业的技术发展和进步，取得了明显的经济、社会和环境效益。