CN100398631C

CN100398631C - 环保甲醇柴油

Info

Publication number: CN100398631C
Application number: CNB2006100128693A
Authority: CN
Inventors: 李忠; 张小兵; 鲍卫仁; 米杰; 谢克昌
Original assignee: Taiyuan University of Technology
Current assignee: Taiyuan University of Technology
Priority date: 2006-06-24
Filing date: 2006-06-24
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2026-06-24
Also published as: CN1865409A

Abstract

本发明公开了一种环保甲醇柴油，其组分及其质量百分比含量为：改性生物柴油：40%～90%；甲醇：10%～60%；石化柴油：0%～30%，在常温常压下混合搅拌均匀即可。本发明工艺简单，成本低廉，无污染，经在柴油发动机上测试，排放可满足欧洲3号标准要求，而且将改性生物柴油和石化柴油的总比例控制在60%以上，就可在现有柴油发动机上直接应用。本发明中所述石油柴油也可以不加，从而彻底摆脱了对石油柴油的依赖，对缺油富煤的国家走能源多元化的发展道路具有重要的现实意义。

Description

环保甲醇柴油

技术领域

本发明涉及一种甲醇柴油及其制备方法，尤其是一种可再生的环保甲醇柴油。

技术背景

甲醇已被公认为内燃机的一种有前途的、清洁的代用燃料。柴油机燃用甲醇的方法有两种：甲醇-柴油混合燃料和纯甲醇燃料，而后者需要改造发动机，这就使甲醇-柴油混合燃料成为一种既可节约石油资源又能降低空气污染的简单而有效的方法。

柴油掺烧甲醇一般采用乳化的方法配制。乳化燃料的历史较长：20世纪40年代出现，60年代开始对柴油-水乳化燃料进行广泛研究，90年代国内外学者开始研究柴油-甲醇和柴油-甲醇-水乳化燃料。如CN1405278和CN1410514就是有关柴油-水乳化燃料的专利，CN1431280就是有关柴油-甲醇乳化燃料的专利，CN1339576和CN1428405就是有关柴油-甲醇-水乳化燃料的专利。虽然比较稳定的柴油-甲醇乳化燃料现在已经可以配制应用，但是乳化液在热力学上是一个不稳定的体系，况且乳化剂用量大的问题以及乳化液对水的敏感性问题(遇水就分层)，直至现在还没有被很完美地解决，以至于柴油-甲醇乳化燃料到目前还没有推广应用。而且柴油-甲醇乳化燃料中含有大量的石油柴油，还是没有从根本摆脱对石油柴油的依赖。

生物柴油已被公认为一种典型的“绿色再生能源”，被认为是石油柴油的最适合的替代品。但是，生物柴油的原料为动植物油脂，单是动植物油脂的价格就比石油柴油的价格高许多。因此，生物柴油作为石油柴油的替代品在经济上还不可行。若参照上述柴油-甲醇乳化燃料的做法，将生物柴油和甲醇通过乳化剂配制成乳化燃料，则还会存在同柴油-甲醇乳化燃料同样的弊端。

针对由植物油脂所制生物柴油的碳链结构中均至少含有一个双键的特点，而双键在化学上又是一个比较活泼的部位，比较容易对其实施氧化、加成等反应。根据相似相溶的原理，若对生物柴油实施化学改性，即将生物柴油分子中的双键实施氧化加成反应并且使加成上去的基团为极性基团，就有可能使改性后的生物柴油和甲醇等极性物质在不加其它任何助剂的情况下实现任意比例的互溶，并且可能同时提高生物柴油的十六烷值，以抵消由于甲醇的加入而使生物柴油的十六烷值降低的影响。经过实验，发明人成功地将生物柴油进行了低成本的化学改性，使改性后的生物柴油可以和甲醇以任意比例互溶，而且是热力学稳定体系；同时化学改性也提高了生物柴油的十六烷值，这对由于甲醇的配入而引起的十六烷值降低起到了一部分抵消作用；经测试本甲醇柴油对水的敏感性也大大地降低。这样就可使生物柴油的使用成本大大降低，进行大面积地推广也成为可能，从而彻底改变目前车用柴油完全依赖于石油柴油的现状。

经在柴油发动机上测试，尾气排放可满足欧洲3号标准要求；若将改性生物柴油和石化柴油的总比例控制在60％以上时，不对现行柴油发动机做任何改动，而且不需对配入甲醇的改性生物柴油再添加任何其它助剂如十六烷值促进剂等，就可直接正常地使用。

从文献看，除本发明专利持有人外，在国内外现在还没有人对生物柴油进行化学改性并且在改性生物柴油中大量地加入甲醇等低成本的含氧燃料以降低生物柴油的成本的工作。

发明内容

本发明需要解决的问题是利用环保而低成本的甲醇等含氧燃料，在不加任何助剂的条件下，大量地加入改性生物柴油中，并在满足生物柴油做为柴油的燃料性能的同时，最大程度地降低生物柴油的使用成本，其目的是提供一种低成本的环保甲醇柴油。

本发明一种环保甲醇柴油，其组分及其质量百分比含量为：改性生物柴油：40％～90％；甲醇：10％～60％；石化柴油：0％～30％；

本发明环保甲醇柴油的一种制备方法，该方法是在常温常压下，按改性生物柴油40％～90％；甲醇10％～60％；石化柴油0％～30％加入搅拌容器中，搅拌1～3分钟，即得目标产物环保甲醇柴油。

其中，所述改性生物柴油是将有机羧酸改性剂和无机酸改性剂以及植物油制成的生物柴油加入到反应釜中，在搅拌下升温至30℃～80℃，在0.1～10小时内匀速加入氧化改性剂，在恒温下继续反应0.5～5小时后，静置分层，取上层液体中和至pH＝7～8，然后进行水洗及干燥，即得改性后的生物柴油。

其中，有机羧酸改性剂是甲酸、乙酸、丙酸、乙二酸、异丙酸和苯磺酸中的一种或几种；无机酸改性剂是硫酸、磷酸、硝酸和盐酸中的一种或几种；有机羧酸改性剂和无机酸改性剂的用量为原料生物柴油质量的5％～30％；氧化改性剂是高锰酸钾、浓硫酸、浓硝酸、双氧水、重铬酸钾、空气和氧气中的一种或几种，用量为原料生物柴油质量的3％～50％。

本发明通过实现上述技术方案，不仅解决了本发明所提出的问题以及要达到的目的，而且本发明的技术方案具有实质性的特点和显著的进步在于：

(1)制备过程中对原料的加入顺序没有要求，原料加入后只需搅拌即可，工艺简单，易于控制，生产成本极低廉。

(2)所用甲醇和改性生物柴油均可不从石油原料制得，石化柴油在本发明中也可以不使用，从而可彻底摆脱对石油柴油的依赖，并且由于低价格含氧燃料甲醇的大量加入，很大程度地降低了生物柴油的使用成本，有利于生物柴油的普及推广应用。

(3)本发明所配制的环保甲醇柴油的另一大优点是对水的敏感性很弱，克服了石化柴油-甲醇乳化燃料对水极端敏感的致命缺点，这使本发明所配制的环保甲醇柴油对储存、运输和实际应用的外界条件的要求较为宽松，易于被推广使用。

(4)经在柴油发动机上测试，尾气排放可满足欧洲3号标准要求；若将改性生物柴油和石化柴油的总比例控制在60％以上时，不对现行柴油发动机做任何改动，而且不需对配入甲醇的改性生物柴油再添加任何其它助剂如十六烷值促进剂等，就可直接正常地使用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作出进一步地详细说明。

由于甲醇含量超过45％时，现行柴油机在不进行任何改造的情况下不能够正常运转，因此，在下面的实施例中，没有涉及到甲醇含量超过45％的实施例。

实施例1

在1000ml的烧杯中依次加入600g的改性生物柴油和400g的甲醇，同时用玻璃棒进行搅拌1～3分钟，可得甲醇柴油1000g，热值为31kJ/g。

经台架试验表明，在不改变柴油机结构的情况下，柴油机运行平稳，最大油门时也未出现黑烟，排放完全满足欧洲3号标准。

实施例2

在1000ml的烧杯中依次加入700g的改性生物柴油和300g的甲醇，同时用玻璃棒进行搅拌1～3分钟，可得甲醇柴油1000g。热值为32kJ/g。

台架试验结果同实施例1。

实施例3

在1000ml的烧杯中依次加入800g的改性生物柴油和200g的甲醇，同时用玻璃棒进行搅拌1～3分钟，可得甲醇柴油1000g。热值为34kJ/g。

台架试验结果同实施例1。

实施例4

在1000ml的烧杯中依次加入500g的改性生物柴油、150g的石化柴油和350g的甲醇，同时用玻璃棒进行搅拌1～3分钟，可得甲醇柴油1000g。热值为33kJ/g。

台架试验结果同实施例1。

实施例5

在1000ml的烧杯中依次加入500g的改性生物柴油、200g的石化柴油和300g的甲醇，同时用玻璃棒进行搅拌1～3分钟，可得甲醇柴油1000g。热值为34kJ/g。

台架试验结果同实施例1。

实施例6

在1000ml的烧杯中依次加入500g的改性生物柴油、250g的石化柴油和250g的甲醇，同时用玻璃棒进行搅拌1～3分钟，可得甲醇柴油1000g。热值为35kJ/g。

台架试验结果同实施例1。

实施例7

在1000ml的烧杯中依次加入500g的改性生物柴油、300g的石化柴油和200g的甲醇，同时用玻璃棒进行搅拌1～3分钟，可得甲醇柴油1000g。热值为36kJ/g。

台架试验结果同实施例1。

Claims

1.一种环保甲醇柴油，其组分及其质量百分比含量如下：

组分含量

改性生物柴油： 40％～90％；

甲醇： 10％～60％；

石化柴油： 0％～30％。

2.一种用于权利要求1所述的环保甲醇柴油的制备方法，该方法是在常温常压下，按改性生物柴油40％～90％；甲醇10％～60％；石化柴油0％～30％加入搅拌容器中，搅拌1～3分钟，即得目标产物环保甲醇柴油。