CN101397509A - 一种含木糖或木糖醇的乳化柴油燃料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含有大量木糖或木糖醇的乳化柴油组合物，本发明属于生物质加工以及燃油乳化技术领域。本发明提供一种将木糖或木糖醇或植物半纤维素水解产物-木糖或木糖醇混合物直接添加到柴油中去，通过乳化作用生产价格低廉、性能稳定的含木糖或木糖醇的乳化柴油燃料，木糖或木糖醇能够在柴油发动机中高效燃烧，达到既增加燃料热值又降污节油的目的。本发明乳化柴油由占总重量的70－ 90％柴油，占总重量的10－50％木糖或木糖醇水溶液(木糖或木糖醇占水溶液重量的10－50％)或木糖或木糖醇为主要成分的植物纤维素水解所形成的木糖或木糖醇混合物；以及占上述组成0.1－5.0％的乳化剂组成。本燃料中的木糖或木糖醇可在柴油发动机中高效燃烧。

Description

一种含木糖或木糖醇的乳化柴油燃料

一技术领域

本发明涉及一种含木糖或木糖醇水溶液或植物半纤维素水解所产生的木糖或木糖醇糖浆混合物的乳化柴油燃料，本发明属于生物质加工以及燃油乳化技术领域。

二、背景技术

利用石油、煤等化石燃料加工形成的燃油具有容易利用提取、加工的优点。但是，由于化石燃料具有不可再生的局限性。因此，利用可再生的生物质如植物纤维质转化为生物汽油或生产生物柴油具有广泛的应用前景。

生物能的主要储能物质是植物纤维质。纤维质是纤维素、半纤维素和木质素混合在一起的统称。纤维质的主要成分是纤维素(20％-35％)，其次是半纤维素(20％-35％)和木质素(10％——25％)。半纤维素能被木聚糖酶或通过酸水解得到木糖或木糖醇。木糖或木糖醇可以通过酵母发酵转化为乙醇，但是它的转化效率远远低于纤维素水解所形成的葡萄糖的转化效率。因此，利用传统技术不能很好利用半纤维素来转化生产液体燃料。而且，在整个木糖或木糖醇燃料乙醇的加工和生产过程，由于需要发酵和蒸馏，因此需要更消耗非常多的化石燃料或植物燃料才能生产出燃料乙醇。因此，燃料乙醇具有价格高，生产过程耗能大的缺点，所以利用植物半纤维素通过水解、发酵生产燃料乙醇具有很大的局限性。因此，有必要研究新的有效方法将植物半纤维素转化为车用燃油的方法。

燃油掺水乳化后燃烧具有节约燃料、降低烟气污染物的排放等优点。尤其是对于含碳量高的柴油、重油，乳化后燃烧带来很好的经济效益。但是，也存在掺水少，加工成本高，掺水多热效率降低的矛盾。

植物半纤维素是一种来源广、产量大的碳水化合物，但是目前尚没有发明将半纤维素水解产物木糖或木糖醇糖浆直接应用到燃油乳化领域。

三、发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种将木糖或木糖醇水溶液或植物半纤维素水解产物木糖或木糖醇混合物直接添加到柴油中去，通过乳化作用生产价格低廉、性能稳定的乳化柴油燃料。

由于含木糖或木糖醇水溶液的柴油在高温的压缩空气中燃烧，压缩空气的温度高达500—700℃，木糖或木糖醇在高温、高压的水溶液中汽化燃烧，所以乳化柴油中的木糖或木糖醇分子也可以在柴油发动机中高效燃烧；同时，由于燃料含有水以及木糖或木糖醇燃烧产生大量的水分子，在燃烧过程中废气物质的产生大大减少。

本发明含木糖或木糖醇的乳化柴油燃料的组成为：

(1)柴油油量占总重量的50-90％；

(2)木糖或木糖醇(木糖或木糖醇占水溶液重量的10—50％)水溶液占总重量的10-50％，或植物半纤维素水解所产生的木糖或木糖醇糖浆水溶液占总重重量的10—50％。

(3)乳化剂含量占总重量的0.1-5.0％；

本发明使得通过乳化作用将木糖或木糖醇水溶液或植物半纤维素所产生的木糖或木糖醇混合物、乳化剂和柴油混合溶解在一起形成乳化燃料。由于使用阳离子表面活性剂，形成稳定的油包水的乳化燃料。由于水中溶解有大量的木糖或木糖醇，乳化燃料在燃烧的时候可以补偿因为加入水造成的热量值降低的问题；同时，也可以提高加入水的量，提高乳化燃料的经济效益；最重要的是，植物半纤维素的水解产物—木糖或木糖醇不再需要通过发酵转化成乙醇，而是直接将木糖或木糖醇添加到柴油中去，通过乳化作用变成乳化柴油的一部分，起到部分替代化石燃料的作用。由于摆脱了传统燃料乙醇生产需要耗费大量化石能量如煤炭以及造成环境污染的弊端，本发明的运用将将大大降低将生物质作为部分替代化石燃料的生产成本，同时减少了能量的消耗以及环境污染；同时，增加了植物半纤维素转化为液体燃料的转化利用效率。

四、具体实施方式

用于本发明的乳化剂为十六烷三甲基溴化铵、Tween80以及Span80等混合乳化剂，也可以是其他阳离子乳化剂。本发明的燃料油可以是柴油、重柴油等，水可以选择自来水、工业用水等。

本发明木糖或木糖醇乳化柴油燃料的制备方法为：先将本发明乳化剂、木糖或木糖醇水溶液或植物半纤维素水解所产生的木糖或木糖醇糖浆水溶液以及柴油混合，通过高压均质乳化或超声波乳化，得到含木糖或木糖醇水溶液的乳化柴油燃料。本发明用到的乳化设备可以是通常的乳化设备，如搅拌器、超声波乳化器、高压均质乳化设备等。下面结合实施例进一步说明本发明方案及效果。

实施例1

用玻璃杯分别取300克水分别加入90克木糖或木糖醇，搅拌溶解；然后将水溶液加入700克0#柴油，分别加入乳化剂1.0克十六烷三甲基溴化铵、1.0克Tween80以及1.0克Span80，通过超声或高压均质乳化得到含木糖或木糖醇的乳化柴油。

实施例子2

以玉米芯为原料，在正式水解前进行水洗、酸煮、水煮预处理，然后加酸高温水解成木糖或木糖醇水溶液，然后通过中和去除酸性物质，得到含大量木糖或木糖醇的水溶液。进一步的操作是用玻璃杯装入700克0#柴油，分别加入300ml上述玉米芯中半纤维素水解转化而来的含木糖或木糖醇糖浆混合物，乳化剂1.0克十六烷三甲基溴化铵、1.0克Tween80以及1.0克Span80，通过超声或高压均质乳化得到含木糖或木糖醇等水溶性多糖的乳化柴油。

Claims (3)

1、一种含木糖或木糖醇的柴油乳化燃料，组成如下：

(1)柴油油量占总重量的50-90％；

(2)木糖或木糖醇(木糖或木糖醇占水溶液重量的10—50％)水溶液占总重量的10-50％；

(3)乳化剂含量占总重量的0.1-5.0％；

其特征在于水溶液中含有大量木糖的乳化柴油。

2、一种含木糖的乳化柴油，组成如下：

(1)柴油油量占总重量的50-90％；

(2)植物半纤维素水解所产生的木糖或木糖醇糖浆混合物占总重量的10-50％；

(3)乳化剂含量占总重量的0.1-5.0％；

其特征在于水溶液中含有大量植物半纤维素水解所产生的木糖或木糖醇糖浆混合物的乳化柴油。

3、按照权利要求1，2所述的含木糖或木糖醇的乳化柴油，该燃料中的木糖或木糖醇等水溶性糖能在柴油发动机中能够高效燃烧。