CN104357101A - 一种高效稳定生物柴油复合燃料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效稳定生物柴油复合燃料，特别是一种由生物柴油和甲醇复配的纳米乳复合燃料。其由以下组分组成(按重量百分数计)：生物柴油5-90％，甲醇10-95％，乳化剂0.05-10％，稳定剂0.01-5％，助溶剂0.05-5％，助燃剂0.01-5％，降凝剂0.01-2％，纳米添加剂0.01-0.5％。乳化剂为非离子型表面活性剂，纳米添加剂为非金属纳米颗粒，均有利于燃料燃烧效率的提高。燃料配方简单，所用到的有机物添加剂使用安全。该生物柴油复合燃料的燃烧效率高、热值高、氧化安定性好、体系均匀稳定、流动性好，是一种可替代柴油的高效、稳定、经济、环保、安全的复合燃料。
Description
技术领域
本发明涉及燃料油的技术领域，特别涉及一种由甲醇和生物柴油组成的高效稳定生物柴油复合燃料。
背景技术
随着全球化石能源的短缺以及能源需求的不断增加，新型替代能源成为未来能源可持续发展的方向。在新能源的探求与开发中，清洁环保型能源的利用是世界共同关注的重要研究内容。
生物质是普遍存在的可再生洁净能源，具有挥发组分高、碳活性高、硫含量低等优点。因此，生物质柴油能作为可再生、清洁且安全的燃料加以利用。生物柴油作为替代燃料可以明显降低柴油废气的排放和毒性。同时，甲醇也是公认的清洁燃料。我国的甲醇生产具有资源丰富、工艺先进、产能大等优势，用生物柴油与甲醇复合形成的燃料将会成为一种经济、环保、高效的复合燃料。
至今，有关生物柴油的研究已有很多，主要包括生物柴油的乳化，氧化安定性提高等方面。但是，对于生物柴油复合燃料的研究和利用仍有一些技术问题需要解决，如提高燃料的流动稳定性、燃烧性能、防爆性能等。本文提供了生物柴油甲醇复合燃料的复配方法，以提高生物柴油复合燃料的相容性、稳定性、燃烧效率等性能，获得更加高效、经济、环保、安全的复合燃料。
发明内容
本发明涉及一种高效稳定生物柴油复合燃料，目的是提供一种具有高燃烧效率、高热值且体系稳定的生物柴油复合燃料。本发明所用到的添加剂使用安全、配方简单，所调配的生物柴油复合燃料使用性能好，燃烧充分，氧化安定性好，热值高，体系均匀稳定，是高效环保的替代燃料。本发明采用如下技术方案：
本发明涉及的高效稳定生物柴油复合燃料由以下组分组成(按重量百分数计算)：生物柴油5-90％，甲醇10-95％，乳化剂0.05-10％，稳定剂0.01-5％，助溶剂0.05-5％，助燃剂0.01-5％，降凝剂0.01-2％，纳米添加剂0.01-0.5％。
所述高效稳定生物柴油复合燃料中的生物柴油包括由生物质为原料生产的生物柴油，或者按重量百分数为10-90％生物柴油和10-90％柴油的混合物。
所述与生物柴油复合的甲醇是无水甲醇或含少量水的工业粗甲醇。
所述高效稳定生物柴油复合燃料中的乳化剂为非离子性表面活性剂，用于使生物柴油和甲醇形成纳米乳化液。乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、蔗糖脂肪酸酯、脂肪酸胺聚氧乙烯醚中的一种或几种混合物。乳化剂的用量比例经适当调整使复合燃料的纳米乳均匀、稳定。
所述的脂肪醇聚氧乙烯醚包括AEO-8、AEO-9、AEO-10、AEO-15、AEO-20中的一种或几种混合物；烷基酚聚氧乙烯醚包括壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、辛基苯基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种混合物；蔗糖脂肪酸酯包括乙酸或异丁酸等低级脂肪酸酯、硬脂酸或油酸等高级脂肪酸酯中的一种或几种混合物；脂肪酸胺聚氧乙烯醚包括AC-1810、AC-1812、AC-1815、AC-1820、AC-1830、AC-1850、AC-1860中的一种或几种混合物。
所述的高效稳定生物柴油复合燃料中的稳定剂包括抗氧化剂和热稳定剂。抗氧化剂能提高燃料的氧化安定性，热稳定剂增加燃料体系的耐热稳定性，稳定剂选用对苯二胺衍生物型抗氧化剂、叔丁基烷基受阻酚型抗氧化剂、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、乙醇胺、油酸中的一种或几种混合物。
所述的助燃剂可促进点火，加速燃烧，包括过氧化氢、过氧化二叔丁基、乙酸丁酯、石油醚。为提高燃料的低温流动性，在生物柴油复合燃料中加入烷基萘(优选二甲基奈)或聚甲基丙烯酸酯降凝剂。
所述的纳米添加剂由非金属纳米颗粒、溶剂或稳定剂组成。纳米颗粒在燃料过程中会产生微爆，使复合燃料油滴雾化为更小的液滴，促进燃料的燃烧。使用非金属纳米碳材料和硅材料替代金属纳米颗粒显示出更为经济、安全优势。纳米添加剂中溶剂和稳定剂的多样性使得非金属纳米颗粒与复合燃料更易于匹配和调控，有利于生物柴油复合燃料形成稳定体系。其中，溶剂为水、甲醇、乙醇、正丁醇、异丁醇、多元醇、乙酸乙酯、油酸、油胺、甲苯、二甲基甲酰胺、乙醚、异丙醚、环己烷、己烷等常用极性溶剂或非极性溶剂中的一种或几种混合物；稳定剂包括有机小分子配体、表面活性剂、低聚物、水溶性高聚物等纳米颗粒的稳定剂。
在生物柴油复合燃料中加入助溶剂使燃料体系的均匀性和稳定性更佳，包括乙二醇、异丁醇、甲基叔丁醚、二甲苯、碳酸二甲酯、环己烷、乙酸乙酯中的一种或几种混合物。
所述的高效稳定生物柴油复合燃料制备方法为：按重量百分数计算，依次将乳化剂0.05-10％、稳定剂0.01-5％、助溶剂0.05-5％、甲醇10-95％加入生物柴油5-90％中，用高速剪切分散乳化机在高转速下搅拌10-30分钟，然后再加入助燃剂0.01-5％、降凝剂0.01-2％、纳米添加剂0.01-0.5％，搅拌混合，室温静置即得高效稳定生物柴油复合燃料。
本发明提供的高效稳定生物柴油复合燃料具有如下优点：
1、乳化剂对生物柴油复合燃料的乳化效果好，形成稳定的纳米乳液，有助于提高燃料的燃烧效率。
2、所述生物柴油复合燃料中的有机物添加剂组成简单，为低毒环保，价廉易得的化学品。
3、所述生物柴油复合燃料的氧化安定性好，点火性好，燃烧效率高。
4、选用非金属纳米碳、硅材料有利于提高燃料的燃烧效率和热值，安全环保。
5、所述的生物柴油甲醇复合燃料稳定性好，清洁高效，是燃烧性能优越的环保型燃料。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明提供的高效稳定生物柴油复合燃料的制备方法进一步说明，但并不因此而限制本发明，还应包括：在不偏离本发明范围条件下，对公开的方法进行本领域技术人员显而易见各种改变。
以制备约100kg的生物柴油复合燃料说明本发明的技术方案。
实施例1：
依次将1kg脂肪酸胺聚氧乙烯醚AEO-9、2kg辛基酚聚氧乙烯醚、0.1kg对苯二胺、0.05kg三乙醇胺、2kg乙二醇和20kg甲醇加入75kg生物柴油中，用高速剪切分散乳化机在高转速下搅拌20分钟，然后再加入0.1kg过氧化氢、0.01kg二氨基萘、0.1kg纳米碳颗粒的乙二醇分散体系，搅拌混合，室温静置即得高效稳定生物柴油复合燃料。
实施例2：
依次将1.5kg蔗糖异丁酯、2kg辛基苯基酚聚氧乙烯醚、0.1kg对苯二胺、0.05kg三乙醇胺、2kg乙二醇和15kg甲醇加入84kg生物柴油中，用高速剪切分散乳化机在高转速下搅拌15分钟，然后再加入0.1kg过氧化氢、0.01kg二氨基萘、0.1kg纳米碳颗粒的聚乙二醇200分散体系，搅拌混合，室温静置即得高效稳定生物柴油复合燃料。
实施例3：
依次将1.5kg脂肪酸胺聚氧乙烯醚AC-1815、1.5kg辛基酚聚氧乙烯醚、0.1kg叔丁基甲基苯酚、0.05kg聚丙烯酰胺、2kg乙二醇和20kg甲醇加入75kg生物柴油中，用高速剪切分散乳化机在高转速下搅拌20分钟，然后再加入0.1kg过氧化二叔丁基、0.01kg聚甲基丙烯酸酯、0.1kg多孔纳米碳颗粒的乙二醇分散体系，搅拌混合，室温静置即得高效稳定生物柴油复合燃料。
实施例4：
依次将1kg脂肪酸胺聚氧乙烯醚AEO-9、2kg辛基酚聚氧乙烯醚、0.1kg对苯二胺、0.05kg三乙醇胺、2kg乙酸乙酯和20kg甲醇加入75kg生物柴油中，用高速剪切分散乳化机在高转速下搅拌20分钟，然后再加入0.1kg过氧化氢、0.01kg二氨基萘、0.1kg纳米氧化硅颗粒的甲醇分散体系，搅拌混合，室温静置即得高效稳定生物柴油复合燃料。
Claims (10)
1.一种高效稳定生物柴油复合燃料，其特征在于所述的高效稳定生物柴油复合燃料由下述组分组成(按重量百分数计)：生物柴油5-90％，甲醇或工业粗甲醇10-95％，乳化剂0.05-10％，稳定剂0.01-5％，助溶剂0.05-5％，助燃剂0.01-5％，降凝剂0.01-2％，纳米添加剂0.01-0.5％。
2.根据权利要求1所述的高效稳定生物柴油复合燃料，其特征在于生物柴油包括：各类市售的生物柴油产品中的一种或几种混合物，或者生物柴油和柴油的混合物(按重量百分数计算为：生物柴油10-90％和柴油10-90％)。
3.根据权利要求1所述的高效稳定生物柴油复合燃料，其特征在于乳化剂包括：脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-8、AEO-9、AEO-10、AEO-15、AEO-20)、烷基酚聚氧乙烯醚(壬基酚骤氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、辛基苯基酚聚氧乙烯醚)、蔗糖脂肪酸酯(乙酸或异于酸等低级脂肪酸酯、硬脂酸或油酸等高级脂肪酸酯)、脂肪酸胺聚氧乙烯醚()AC-1810、AC-1812、AC-1815、AC-1820、AC-1830、AC-1850、AC-1860等非离子表面活性剂中的一种或几种混合物。
4.根据权利要求1所述的高效稳定生物柴油复合燃料，其特征在于：稳定剂包括对苯二胺衍生物型抗氧化剂、叔丁基烷基受阻酚型抗氧化剂、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、乙醇胺、油酸中的一种或几种混合物；助溶剂包括：乙二醇、异丁醇、甲基叔丁醚、二甲苯、碳酸二甲酯、环己烷、乙酸乙酯中的一种或几种混合物。
5.根据权利要求1所述的高效稳定生物柴油复合燃料，其特征在于助燃剂包括：过氧化氢、过氧化二叔丁基、乙酸丁酯、石油醚中的一种或几种混合物。
6.根据权利要求1所述的高效稳定生物柴油复合燃料，其特征在于降凝剂为烷基萘(如二甲基奈等)、聚甲基丙烯酸酯中的一种或几种混合物。
7.根据权利要求1所述的高效稳定生物柴油复合燃料，其特征在于纳米添加剂由非金属纳米颗粒、溶剂、稳定剂中的一种或几种混合体系组成。
8.根据权利要求7所述的纳米添加剂，其特征在于非金属纳米颗粒包括：油溶性或水溶性的纳米碳颗粒和纳米多孔碳材料等纳米碳材料(1-100纳米)、油溶性或水溶性的纳米氧化硅颗粒、纳米碳化硅颗粒、多孔纳米氧化硅材料等纳米硅材料(1-100纳米)中的一种或两种。
9.根据权利要求7所述的纳米添加剂，其特征在于：溶剂包括水、甲醇、乙醇、正丁醇、异丁醇、多元醇、乙酸乙酯、油酸、油胺、甲苯、二甲基甲酰胺、乙醚、异丙醚、环己烷、己烷等常用极性溶剂或非极性溶剂中的一种或几种混合物；稳定剂包括有机小分子配体、表面活性剂、低聚物、水溶性高聚物等可作为纳米材料稳定剂的有机物中的一种或几种混合物。
10.根据权利要求1所述的高效稳定生物柴油复合燃料，其特征在于制备方法为：按权利要求1所述的重量百分数依次将乳化剂、稳定剂、助溶剂、甲醇加入生物柴油中，用高速剪切分散乳化机在高转速下搅拌10-30分钟，然后再加入助燃剂、降凝剂、纳米添加剂，搅拌混合，室温静置即得高效稳定生物柴油复合燃料。
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