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生物柴油因其来源广、十六烷值高和含氧等优势,已得到广泛的研究和应用,但其氧化安定性较差,不利于长期贮存,限制了生物柴油的应用。生物柴油部分加氢是解决其氧化安定性问题的有效措施,但部分加氢产物在提高抗氧化性能的同时,其挥发性能和低温流动性能大幅度降低,同样也限制了其在发动机上的应用。乙醇常作为燃油添加剂用以提高燃料的挥发及低温流动性能,并且与生物柴油具有良好的互溶性。可以预见,向加氢生物柴油混合燃料中加入乙醇,在改善混合燃料挥发及低温性能的同时,兼顾了较高的十六烷值和抗氧化性,从而优化生物柴油在发动机上的应用。本文利用转移加氢法对棉籽生物柴油(Cottonseed Methyl Ester,CME)和大豆生物柴油(Soybean Methyl Ester,SME)部分加氢,随后构建加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料并考察和研究三元燃料的物化特性、挥发特性以及低温特性,同时探究和分析三元燃料中各组分在挥发和低温结晶过程中的相互作用机理,最后基于全文试验结果,使用多目标函数法优化三元燃料组分配比。具体研究内容如下:(1)采用转移加氢法,以异丙醇作为供氢体,雷尼镍作为催化剂,在85°C的水环境下进行CME和SME部分转移加氢。其中生物柴油、异丙醇和水的投料比为7:32:100,通过不同反应时间下产物的碘值变化确定生物柴油加氢反应时间在100 min较为经济合适。利用气质联用仪测定加氢前后生物柴油的组分。与相较CME和SME相比,部分加氢棉籽生物柴油(Partial Hydrogenated Cottonseed Methyl Ester,PHCME)和部分加氢大豆生物柴油(Partial Hydrogenated Soybean Methyl Ester,PHSME)中高不饱和脂肪酸甲酯含量大幅降低,不饱和度分别降低了46.1%和42.7%;PHCME和PHSME的十六烷值显著提高,低热值也略有增加,但运动粘度略有升高。(2)将加氢生物柴油PHCME和PHSME、乙醇和柴油分别制备成二元混合燃料和三元混合燃料。基于恒温热重法和动力学理论,计算得到PHCME-乙醇-柴油和PHSME-乙醇-柴油三元燃料的蒸气压、蒸发焓和活化能。与PHCME-柴油和PHSME-柴油二元燃料相比,三元燃料具有较低的运动粘度,同时挥发过程所需活化能也显著降低,但蒸气压和蒸发焓均高于对应的二元燃料。在热重条件下的燃料蒸发特性表明,加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料的各馏程温度较二元燃料均明显提前,其中PHSME混合燃料的挥发性能略低于PHCME混合燃料。(3)基于热力学溶液模型,计算了多组分混合燃料的析晶点和析晶量。发现加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料的析晶点较其二元燃料有大幅降低,其中PHC5E5、PHC10E10和PHC15E15的析晶点较其二元燃料分别降低了4.5K、5.7K和6.1K,而PHSME三元燃料析晶点分别降低了4.3K、5.3K和6.1K。在同一温度下,加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料的析晶量明显低于二元燃料。此外,还发现乙醇抑制了高凝点组分的晶核形成和生长,使三元燃料在相对低的析晶点开始析出,提高三元燃料的低温性能。(4)根据燃油油品性能试验数据,得到着火性能、挥发性能、低温性能和流动性能对应的特征方程,利用多目标函数法,对加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料的混合比例进行优化设计。通过构建不同性能趋向的评价函数得到其合理的权重系数以及混合比例区间,最终确定最佳混合比例范围为加氢生物柴油-乙醇比例不大于10%,与此比例相对应的PHC5E5和PHS5E5的三元燃料的各特性参数较柴油的损失率较小,同时其氧含量较高,具有较好的燃料综合性能。