CN105038901B - 一种低温稳定剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于生物基富烃燃料的低温稳定剂的制备方法，该方法包括：由3‑10份油酸、2‑5份聚乙二醇400、2‑5份聚乙二醇1000、1‑20份十六烷基三甲基溴化铵、1‑10份甲基丙烯酸月桂酯、5‑10份月桂醇聚氧乙烯醚、10‑40份曲拉通制备稳定剂前体A；由1‑5份异丁醇、1‑5份异丙醇、2‑6份辛醇、2‑6份丙二醇、3‑6份吐温80、1‑5份二乙醇胺制备稳定剂前体B；将稳定剂前体A、稳定剂前体B和2‑6份二甲苯在室温条件下搅拌混匀，静置，过滤除去沉淀，得到的低温稳定剂，各份数均为体积份数。本制备方法提供的低温稳定剂能够有效解决生物基富烃燃料低温稳定性差的缺陷，可用于生物质裂解燃料的应用技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及生物质裂解燃料的应用技术领域，更具体地，涉及一种用于生物基富烃燃料的低温稳定剂的制备方法。
背景技术
目前全球能源渐趋枯竭、需求不断扩大，环境问题日益突出。在此背景下，生物质能的发展吸引了全世界的关注。我国对可再生动植物油脂能源化利用主要基于酯交换反应制备生物柴油，此工艺经过多年发展已经形成了完备的生物柴油生产技术体系。但是由于生物柴油自身分子结构上缺陷和原料成本较高，限制了生物柴油产业的进一步发展。催化裂解制备生物基富烃燃料是另一种以动植物油脂为原料制备液体燃料油的方法。催化裂解不需要甲醇，没有甘油产生，工艺简单，省去了许多工艺环节和设备，所得生物基富烃燃料成分和性能同化石柴油类似。
虽然生物基富烃燃料具有诸多优势，但是由于原料油脂中饱和碳链脂肪酸高温不易裂解，造成燃料存在如下问题：
一、生物基富烃燃料在低温条件下会发生高碳链组分析出，导致燃料出现乳浊现象，影响发动机油路和喷油嘴的低温泵送性。一般生物基富烃燃料在0℃左右就会出现乳浊现象，严重影响产品在北方地区的推广应用。
二、生物基富烃燃料掺同化石燃料组成的调配燃料油存在不能有效降低凝点的缺陷，致使调配燃料燃烧不充分，积碳较多，造成严重的环境污染。
三、生物基富烃燃料晶型有别于现有化石燃料和生物柴油，现有降凝剂不能起到阻止结晶析出，因此需要开发专用的低温稳定剂。
发明内容
鉴于生物基富烃燃料在低温下稳定性差的问题，本发明提出一种低温稳定剂的制备方法。目的在于提供一种无需改装现有发动机工作方式及油路结构，从根本上解决生物基富烃燃料的低温稳定性差的缺陷，得到一种能在较低温下保持良好的流动性、均相性、稳定性的合格燃料，满足环保排放指标的要求。
本发明提供的低温稳定剂的制备方法，包括制备稳定剂前体A：稳定剂前体A是由3-10份油酸、2-5份聚乙二醇400、2-5份聚乙二醇1000、1-20份十六烷基三甲基溴化铵、1-10份甲基丙烯酸月桂酯、5-10份月桂醇聚氧乙烯醚、10-40份曲拉通制备而成，曲拉通的成分为聚氧乙烯-8-辛基苯基醚，又称为聚乙二醇对异辛基苯基醚；制备稳定剂前体B：稳定剂前体B是由1-5份异丁醇、1-5份异丙醇、2-6份辛醇、2-6份丙二醇、3-6份吐温80、1-5份二乙醇胺制备而成；将稳定剂前体A、稳定剂前体B和2-6份二甲苯在室温条件下搅拌混匀，静置，过滤除去沉淀，得到的低温稳定剂，其中，各份数均为体积份数。
在上述制备方法中，优选的，制备稳定剂前体A包括：将3-10份油酸、2-5份聚乙二醇400、2-5份聚乙二醇1000搅拌混匀，在70℃～90℃且在固体酸催化剂的催化下反应2h～4h，冷却至室温，过滤，然后在滤液中依次加入1-20份十六烷基三甲基溴化铵、1-10份甲基丙烯酸月桂酯、5-10份月桂醇聚氧乙烯醚、10-40份曲拉通搅拌1-2h，得到稳定剂前体A。
在上述制备方法中，优选的，制备稳定剂前体B包括：将1-5份异丁醇、1-5份异丙醇、2-6份辛醇、2-6份丙二醇在25℃条件下搅拌混匀，然后依次加入3-6份吐温80、1-5份二乙醇胺，在20℃～40℃继续搅拌混匀，得到稳定剂前体B；
在上述制备方法中，优选的，低温稳定剂由以下体积份数的原料制备而成：15份十六烷基三甲基溴化铵、6份油酸、6份月桂醇聚氧乙烯醚、3份二乙醇胺、5份甲基丙烯酸月桂酯、35份曲拉通、4份异丁醇、4份异丙醇、4份辛醇、2份丙二醇、5份二甲苯、5份吐温80、3份聚乙二醇400以及3份聚乙二醇1000。
在上述制备方法中优选的，将稳定剂前体A、稳定剂前体B和2-6份二甲苯在室温条件下搅拌混匀后静置40h～50h，过滤除去沉淀，得到的低温稳定剂。
在上述制备方法中，优选的，将1-5份异丁醇、1-5份异丙醇、2-6份辛醇、2-6份丙二醇在25℃条件下搅拌30min以混合均匀。
在上述制备方法中，优选的，将1-5份异丁醇、1-5份异丙醇、2-6份辛醇、2-6份丙二醇在25℃条件下搅拌混匀，然后依次加入3-6份吐温80、1-5份二乙醇胺，在40℃继续搅拌30min以混匀。
在上述制备方法中，优选的，固体酸催化剂包括对甲苯磺酸或Fe2(SO4)3。
通过本发明提供的方法所制得的低温稳定剂能够有效解决动植物油脂催化裂解所得生物基富烃燃料低温稳定性差的缺陷，从根本上提升生物基富烃燃料的物化品质，保证富烃燃料低温条件下不发生相分离、乳化及沉淀现象，方便储运、使用且性状稳定，能够有效扩大生物基富烃燃料的使用领域范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明的实施例的低温稳定剂的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
低温稳定剂的制备方法
本发明所提供的低温稳定剂的制备方法：包括以下步骤：(以下各组分为体积份)
如图1中的步骤S101所示，制备稳定剂前体A：将3-10份油酸、2-5份聚乙二醇400、2-5份聚乙二醇1000加入第一反应釜中按比例混匀，在70℃-90℃，优选为85℃且在固体酸催化剂的催化下反应2h-4h，优选为2h，冷却至室温，过滤，再依次加入1-20份十六烷基三甲基溴化铵、1-10份甲基丙烯酸月桂酯、5-10份月桂醇聚氧乙烯醚、10-40份曲拉通搅拌1-2h，得到稳定剂前体A，曲拉通的成分为聚氧乙烯-8-辛基苯基醚，又称为聚乙二醇对异辛基苯基醚。在该步骤中各组分的优选比例为：6份油酸、3份聚乙二醇400、3份聚乙二醇1000、15份十六烷基三甲基溴化铵、5份甲基丙烯酸月桂酯、6份月桂醇聚氧乙烯醚、35份曲拉。所使用的固体酸催化剂可以选用对甲苯磺酸或或Fe2(SO4)3。
如图1中的步骤S103所示，制备稳定剂前体B：将1-5份异丁醇、1-5份异丙醇、2-6份辛醇、2-6份丙二醇按比例加入第二反应釜中，25℃条件下搅拌30min，再依次加入3-6份吐温80、1-5份二乙醇胺升温至20-40℃，优选在40℃继续搅拌30min，得到稳定剂前体B。在该步骤中各组分的优选比例为：4份异丁醇、4份异丙醇、4份辛醇、2份丙二醇、5份吐温80、3份二乙醇胺。
如图1中的步骤S105所示，将稳定剂前体A、稳定剂前体B和2-6份二甲苯在室温条件下搅拌混匀、静置、过滤除去沉淀，得到的低温稳定剂。在该步骤中搅拌时间优选为30min～60min，静置时间优选为40h-50h，优选静置时间为48h。二甲苯的优选的体积份数为5份。
在实施例中，其中步骤S101和S103的先后顺序可以调整。
表1为各个优选实施例中所使用的原料的体积份数。
表1
| 各组分份数(体积份) | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 十六烷基三甲基溴化铵 | 15 | 20 | 19 | 16 | 1 |
| 油酸 | 6 | 10 | 7 | 3 | 9 |
| 月桂醇聚氧乙烯醚 | 6 | 10 | 5 | 9 | 9 |
| 二乙醇胺 | 3 | 5 | 4 | 1 | 4 |
| 甲基丙烯酸月桂酯 | 5 | 1 | 10 | 8 | 8 |
| 曲拉通 | 35 | 10 | 40 | 35 | 40 |
| 异丁醇 | 4 | 5 | 1 | 3 | 4 |
| 异丙醇 | 4 | 5 | 1 | 2 | 3 |
| 辛醇 | 4 | 6 | 2 | 3 | 2 |
| 丙二醇 | 2 | 6 | 2 | 3 | 4 |
| 二甲苯 | 5 | 6 | 2 | 5 | 4 |
| 吐温80 | 5 | 6 | 3 | 5 | 4 |
| 聚乙二醇400 | 3 | 5 | 2 | 3 | 4 |
| 聚乙二醇1000 | 3 | 5 | 2 | 4 | 4 |
实施例1
将6份油酸、3份聚乙二醇400、3份聚乙二醇1000按比例加入第一反应釜中，在85℃且在固体酸催化剂对甲苯磺酸的催化下反应2h，冷却至室温，过滤，再依次加入15份十六烷基三甲基溴化铵、5份甲基丙烯酸月桂酯、6份月桂醇聚氧乙烯醚、35份曲拉通搅拌1h，得到稳定剂前体A；
将4份异丁醇、4份异丙醇、4份辛醇、2份丙二醇按比例加入第二反应釜中，25℃条件下搅拌30min混合均匀，再依次加入5份吐温80、3份二乙醇胺升温至40℃继续搅拌30min混合均匀，得到稳定剂前体B；
将所述稳定剂前体A、所述稳定剂前体B和5份二甲苯在室温条件下混匀搅拌30min，静置48h，过滤除去沉淀，得到所述的低温稳定剂，
其中，所述各份数均为体积份数。
实施例2
将10份油酸、5份聚乙二醇400、5份聚乙二醇1000按比例加入第一反应釜中，在80℃且在固体酸催化剂Fe2(SO4)3的催化下反应4h，冷却至室温，过滤，再依次加入20份十六烷基三甲基溴化铵、1份甲基丙烯酸月桂酯、10份月桂醇聚氧乙烯醚、10份曲拉通搅拌2h，得到稳定剂前体A；
将5份异丁醇、5份异丙醇、6份辛醇、6份丙二醇按比例加入第二反应釜中，25℃条件下搅拌30min混合均匀，再依次加入6份吐温80、5份二乙醇胺升温至20℃继续搅拌30min混合均匀，得到稳定剂前体B；
将所述稳定剂前体A、所述稳定剂前体B和6份二甲苯在室温条件下混匀搅拌30min，静置40h，过滤除去沉淀，得到所述的低温稳定剂，
其中，所述各份数均为体积份数。
实施例3
将7份油酸、2份聚乙二醇400、2份聚乙二醇1000按比例加入第一反应釜中，在70℃且在固体酸催化剂Fe2(SO4)3的催化下反应3h，冷却至室温，过滤，再依次加入19份十六烷基三甲基溴化铵、10份甲基丙烯酸月桂酯、5份月桂醇聚氧乙烯醚、40份曲拉通搅拌2h，得到稳定剂前体A；
将1份异丁醇、1份异丙醇、2份辛醇、2份丙二醇按比例加入第二反应釜中，25℃条件下搅拌30min混合均匀，再依次加入3份吐温80、4份二乙醇胺升温至30℃继续搅拌30min混合均匀，得到稳定剂前体B；
将所述稳定剂前体A、所述稳定剂前体B和2份二甲苯在室温条件下混匀搅拌30min，静置50h，过滤除去沉淀，得到所述的低温稳定剂，
其中，所述各份数均为体积份数。
实施例4
将3份油酸、3份聚乙二醇400、4份聚乙二醇1000按比例加入第一反应釜中，在90℃且在固体酸催化剂对甲苯磺酸的催化下反应4h，冷却至室温，过滤，再依次加入16份十六烷基三甲基溴化铵、8份甲基丙烯酸月桂酯、9份月桂醇聚氧乙烯醚、35份曲拉通搅拌1.5h，得到稳定剂前体A；
将3份异丁醇、2份异丙醇、3份辛醇、3份丙二醇按比例加入第二反应釜中，25℃条件下搅拌30min混合均匀，再依次加入5份吐温80、1份二乙醇胺升温至35℃继续搅拌30min混合均匀，得到稳定剂前体B；
将所述稳定剂前体A、所述稳定剂前体B和5份二甲苯在室温条件下混匀搅拌30min，静置40h，过滤除去沉淀，得到所述的低温稳定剂，
其中，所述各份数均为体积份数。
实施例5
将9份油酸、4份聚乙二醇400、4份聚乙二醇1000按比例加入第一反应釜中，在85℃且在固体酸催化剂对甲苯磺酸的催化下反应2h，冷却至室温，过滤，再依次加入1份十六烷基三甲基溴化铵、8份甲基丙烯酸月桂酯、9份月桂醇聚氧乙烯醚、40份曲拉通搅拌2h，得到稳定剂前体A；
将4份异丁醇、3份异丙醇、2份辛醇、4份丙二醇按比例加入第二反应釜中，25℃条件下搅拌30min混合均匀，再依次加入4份吐温80、4份二乙醇胺升温至40℃继续搅拌30min混合均匀，得到稳定剂前体B；
将所述稳定剂前体A、所述稳定剂前体B和4份二甲苯在室温条件下混匀搅拌30min，静置48h，过滤除去沉淀，得到所述的低温稳定剂，
其中，所述各份数均为体积份数。
表1为低温稳定剂的添加量为0.5％时的生物基富烃燃料低温稳定性测定以及表2为低温稳定剂的添加量为1.0％时的生物基富烃燃料低温稳定性测定。
表1
| 低温稳定剂种类 | 低温剂:富烃燃料/(V/V) | 凝点/℃ | 倾点/℃ | 临界均相点/℃ |
| 实施例1 | 0.5/99.5 | -21.6 | -16.9 | -15.2 |
| 实施例2 | 0.5/99.5 | -19.8 | -15.4 | -14.9 |
| 实施例3 | 0.5/99.5 | -23.1 | -18.9 | -16.3 |
| 实施例4 | 0.5/99.5 | -22.9 | -18.1 | -16.1 |
| 实施例5 | 0.5/99.5 | -22.1 | -18.0 | -15.8 |
表2
| 低温稳定剂种类 | 低温剂:富烃燃料/(V/V) | 凝点/℃ | 倾点/℃ | 临界均相点/℃ |
| 实施例1 | 1.0/99.0 | -23.2 | -20.6 | -18.3 |
| 实施例2 | 1.0/99.0 | -24.8 | -20.1 | -18.1 |
| 实施例3 | 1.0/99.0 | -24.1 | -20.9 | -19.1 |
| 实施例4 | 1.0/99.0 | -23.9 | -20.6 | -18.6 |
| 实施例5 | 1.0/99.0 | -23.8 | -20.1 | -18.4 |
由表1和表2的测试结果可知，在低添加量1.0％或0.5％的条件下，低温稳定剂的添加可以使生物基富烃燃料的凝点降低至-19.8℃以下，甚至降低至-24.8℃，能够有效降低调配后的生物基富烃燃料的凝点，保障产品形状稳定。
因此，可知本发明提供的低温稳定剂能够有效解决动植物油脂催化裂解所得生物基富烃燃料低温稳定性差的缺陷，从根本上提升生物基富烃燃料的物化品质，保证燃料低温条件下不发生相分离、乳化及沉淀现象，方便储运、使用且性状稳定，能够有效扩大生物基富烃燃料的使用领域范围，减少了现代社会对化石能源的依赖；并且本发明提供的低温稳定剂使用时无需对车辆现有油路进行改动，能够保障燃料不会发生因低温造成油路堵塞情况，动力性能良好；且能够使生物基富烃燃料可以掺同任意比例的化石燃料组成调配燃料油，同时本发明提供的低温稳定剂制备中所使用的原料价格低廉，安全环保，使用方便，添加量少。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种低温稳定剂的制备方法，包括以下步骤：
制备稳定剂前体A：所述稳定剂前体A是由3-10份油酸、2-5份聚乙二醇400、2-5份聚乙二醇1000、1-20份十六烷基三甲基溴化铵、1-10份甲基丙烯酸月桂酯、5-10份月桂醇聚氧乙烯醚、10-40份曲拉通制备而成；
制备稳定剂前体B：所述稳定剂前体B是由1-5份异丁醇、1-5份异丙醇、2-6份辛醇、2-6份丙二醇、3-6份吐温80、1-5份二乙醇胺制备而成；
将所述稳定剂前体A、所述稳定剂前体B和2-6份二甲苯在室温条件下搅拌混匀，静置，过滤除去沉淀，得到所述的低温稳定剂，
其中，所述各份数均为体积份数，其中，
所述制备稳定剂前体A包括：将3-10份油酸、2-5份聚乙二醇400、2-5份聚乙二醇1000搅拌混匀，在70℃～90℃且在固体酸催化剂的催化下反应2h～4h，冷却至室温，过滤，然后在滤液中依次加入1-20份十六烷基三甲基溴化铵、1-10份甲基丙烯酸月桂酯、5-10份月桂醇聚氧乙烯醚、10-40份曲拉通搅拌1-2h，得到所述稳定剂前体A；
以及所述制备稳定剂前体B包括：将1-5份异丁醇、1-5份异丙醇、2-6份辛醇、2-6份丙二醇在25℃条件下搅拌混匀，然后依次加入3-6份吐温80、1-5份二乙醇胺，在20℃～40℃继续搅拌混匀，得到稳定剂前体B。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，由以下体积份数的原料制备而成：15份十六烷基三甲基溴化铵、6份油酸、6份月桂醇聚氧乙烯醚、3份二乙醇胺、5份甲基丙烯酸月桂酯、35份曲拉通、4份异丁醇、4份异丙醇、4份辛醇、2份丙二醇、5份二甲苯、5份吐温80、3份聚乙二醇400以及3份聚乙二醇1000。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述稳定剂前体A、所述稳定剂前体B和2-6份二甲苯在室温条件下搅拌混匀后静置40h～50h，过滤除去沉淀，得到所述的低温稳定剂。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将1-5份异丁醇、1-5份异丙醇、2-6份辛醇、2-6份丙二醇在25℃条件下搅拌30min以混合均匀。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将1-5份异丁醇、1-5份异丙醇、2-6份辛醇、2-6份丙二醇在25℃条件下搅拌混匀，然后依次加入3-6份吐温80、1-5份二乙醇胺，在40℃继续搅拌30min以混匀。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固体酸催化剂包括对甲苯磺酸或Fe2(SO4)3。
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| CP03 | Change of name, title or address |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20191223 Address after: 410004 No. 658 South Shaoshan Road, Hunan, Changsha Patentee after: Hunan Academy of Forestry Address before: 410004 3rd floor, No. 2 Office Building, Hunan Academy of Forestry Sciences, 658 Shaoshan South Road, Tianxin District, Changsha City, Hunan Province Patentee before: Hunan Bio-oil Engineering Research Center |