CN105733695A - 用于家用液体燃料、工业炉窑燃料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于家用液体燃料、工业炉窑燃料及其制备方法，该燃料包括以下组分：二甲醚10?30％，甲醇40?80％，稳定剂10?30％。本发明能将气、液两类不同物料安全混合成一体，保证混合成的液体，在常温常压下二甲醚不发生气化，并能确保实现安全稳定的储存、运输直至安全使用。得到的产品可直接作为家庭宾馆饭店灶用或工业炉窑的新型环保替代燃料，替代燃煤或燃料油等，节省费用，燃烧效率更高，使燃烧后的污染物排放更少，减少污染。

Description

用于家用液体燃料、工业炉窑燃料及其制备方法
技术领域
本发明属于新型能源产品领域，一种将气液两相原料混合生成稳定的新型液体燃料及其制备方法，将广泛用于家用液体燃料、工业炉窑燃料，可大量替代液化石油气及各种燃料油等石油制品，并能显著降低燃料费用。
背景技术
甲醇是最基本的有机化工原料之一。主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多种有机产品。也是农药(杀虫剂、杀螨剂)、医药(磺胺类、合霉素等)的原料，合成对苯二甲酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯的原料之一。还是重要的溶剂，亦可掺入汽油作替代燃料使用。
20世纪80年代以来，甲醇用于生产汽油辛烷值添加剂甲基叔丁基醚(MTBE)、甲醇汽油、甲醇燃料，以及甲醇蛋白等产品，促进了甲醇生产的发展和市场需要。
我国的能源资源禀赋是“富煤缺油少气”，煤制甲醇代油在我国被寄予厚望。据不完全统计，截止2014年底，我国10万吨以上规模甲醇生产企业产能达6200万吨/年。预计到2019年，甲醇产能还将新增4100万吨/年。
甲醇在能源行业最显著的应用是作为汽油调和组分直接使用，这方面的用途几乎全部用在中国。2014年中国汽油中掺混甲醇大约700万吨。业内观点认为，汽油中掺入15％(体积)的甲醇(国际通常称为M15甲醇汽油)或更低时，汽车的发动机或车辆无需改造。
除中国外，现在将甲醇列入汽油调和组分的国家还有以色列、澳大利亚等。另外，甲醇很可能再次在美国被用于掺混汽油中，可能会与乙醇一起掺入汽油中称为GEM燃料。
但由于多种原因，甲醇在石油替代领域的进展尚不尽如人意，这其中如热值低、冷启动难等应是待解决的关键点之一，特别是欲将大比例甲醇(通常指占15％以上体积)替代石油使用时难度更大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种非石油基的醇醚清洁燃料，以煤制甲醇(或生物乙醇)、二甲醚为基础，通过合理组方调配成一种新型液体燃料，既可以直接作为民用清洁液体燃料、工业炉窑燃料(或各种汽油动力机械燃料)，又降低燃料成本。同时，可大量减少我国对长年需要进口的石油战略资源的依赖，有利国家能源安全。
本发明所提到的甲醇、乙醇、二甲醚主要参数如下表1所示。
表1
二甲醚 甲醇 乙醇
常温常压状态 气态 液态 液态
熔点℃ -141.4 -97.8 -114.1
沸点℃ -24.9 64.8 78.3
闪点℃ -41 16 13
相对密度 0.66 0.79 0.789
低热值MJ/kg 29.0 20.0 26.8
由表1可知，在常温常压状态下，甲醇、乙醇为液态物质，而二甲醚却为气态。
更重要的是，二甲醚与甲醇(或乙醇)相比，具有显著的三大优势，即二甲醚具密度低、热值高和常温常压下为气态的特点。
密度低可使新生成的液体燃料的密度适当降低，吨公升数增加。
热值高可使新生成的液体燃料的整体热值提高，总热能增加。
同时，由于二甲醚在常温常压下为气态，它可使新生成的液体燃料热效率大大提高，更利于实现节能减排。因为当该新型液体燃料一旦进入高温环境，二甲醚分子团必然首先气化爆炸，将该液体燃料中的其他分子迅速雾化得更彻底，便于更充分地进行燃烧。因此，必然提高新生成的液体燃料的热效率和经济性，使燃烧后的污染物排放更少。
因此，欲将二甲醚与甲醇配制成一种稳定的液体燃料，必须突破两大关键的技术难题：一是气、液类不同物料如何安全混合成一体，二是如何保证混合成的液体，在常温常压下二甲醚不发生气化，并能确保实现安全稳定的储存、运输直至安全使用。
本发明的目的是通过以下方式实现的：
一种用于家用液体燃料、工业炉窑燃料，该添加剂包括以下组分：二甲醚10-30％，甲醇40-80％，稳定剂10-30％，其中，稳定剂中水占40～60％，甲醇或乙醇占40～60％。
优选稳定剂中水占50％，甲醇或乙醇占50％。
上述用于家用液体燃料、工业炉窑燃料制备方法，该方法包括将甲醇先与稳定剂混合均匀，然后在混合器内再与二甲醚充分混合，制备得到用于家用液体燃料、工业炉窑燃料，其中，所述的稳定剂中水占40～60％，甲醇或乙醇占40～60％，优选稳定剂中水占50％，甲醇或乙醇占50％。
为了实现本发明创造一种新型高效的非石油基醇醚液体清洁燃料，从硬件(装置)设计，到软件的技术配方两个方面入手，保证实现本发明的目标，保证混合成的液体，在常温常压下二甲醚不发生气化，并能确保实现安全稳定地储存、运输直至安全使用。本发明设计了一种可将气液两相原料在液体状态及添加稳定剂进行混合，最后生成稳定的新型液体燃料的装置。
上述用于制备家用液体燃料、工业炉窑燃料的装置，该装置包括液体原料罐(1)，稳定剂原料罐(2)，压力原料罐(3)和异相混合器(4)，异相混合器(4)的进料口连接液体原料罐(1)，稳定剂原料罐(2)和压力原料罐(3)，异相混合器(4)的出料口连接成品罐(6)。
在异相混合器(4)和成品罐(6)之间设有稳定罐(5)。
液体原料罐(1)和稳定剂原料罐(2)通过管路相连接后再接入异相混合器(4)的进料口。
二甲醚是一种低压液化气体，在常温下施加一定的压力即可液化，因此，本发明装置一直保持在0.5MPa-0.6MPa的压力条件下运行。
与现有技术比较本发明的有益效果：
1、液体能源产品的终端销售均以体积(公升)计量，二甲醚的相对密度只有0.66，它与甲醇等较高密度原料混合后，必然使后者的密度相应降低，使新型燃料的密度降低，吨公升数增加，提升其经济效益。本发明新型燃料的密度更容易被市场接受，更趋合理。
2、由于二甲醚的热值比甲醇高40％以上，因此，必然使本发明新型燃料的热值得到提高，燃料的总热能增加。
3、由于二甲醚易气化燃烧，使本发明新型燃料的燃烧效率获得提高，使燃烧后的污染物排放更少。
附图说明
图1新型燃料生产工艺流程方框图。
图中，1为液体原料罐，2为稳定剂原料罐，3为压力原料罐，4为异相混合器，5为稳定罐，6为成品罐。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明进行进一步说明，但并不能对本发明进行限制。
如图1，用于制备家用液体燃料、工业炉窑燃料的装置，包括液体原料罐1，稳定剂原料罐2，压力原料罐3和异相混合器，异相混合器4的进料口连接液体原料罐1，稳定剂原料罐2和压力原料罐3，异相混合器4的出料口连接成品罐6。在异相混合器4和成品罐6之间设有稳定罐5。液体原料罐1和稳定剂原料罐2通过管路相连接后再接入异相混合器4的进料口。
本发明用于制备家用液体燃料、工业炉窑燃料的工艺流程简述如下：液体原料罐1用于储存如甲醇、乙醇等液体原料，稳定剂原料罐2即用于储存根据需要设定的稳定剂组合，压力原料罐3可用于储存如液体二甲醚之类的压力容器，异相混合器4为该装置中的核心部件，将前述1-3号罐中的液体原料进行均匀混合后，送入稳定罐5暂存，成品罐6为接收从5号稳定罐送来的产品，即本发明的产成品，一种新型高效非石油基醇醚液体清洁燃料的储罐。
使用本发明稳定剂将气液两相原料混合生成新型燃料的工艺过程，具体只需将各组分按照体积比，通过“图1”的工艺流程，进行简单的物理混合，工厂即可实现连续生产。
实施例1
实施本发明燃料所需的稳定剂的制备(体积比)见表2。
表2
组分 A型稳定剂
水 50％
甲醇(或乙醇) 50％
实施例2-4
使用本发明实施例1稳定剂，调配本发明燃料的实施例，实施例2、3、4各个组分配比例(体积比)见表3。
表3
其中，实施例2稳定剂中含乙醇和水，实施例3含甲醇和水，实施例4含甲醇和水。
实施例5
使用本发明技术调和而成的燃料，可直接作为家庭宾馆饭店灶用或工业炉窑的新型环保替代燃料，替代燃煤或燃料油等，减少污染，节省费用。以下用一台4吨燃煤锅炉、燃油锅炉、普通醇基燃料锅炉与改用本发明实施例3燃料年综合效果进行比较，其环境效益与经济效益更显著，结果如下表4所示。
表4单位：万元(年均)
表中数据没有计入环境成本，每天按8小时工作时间计算。
环保效果比较见表5。
表5
污染物项目 煤 柴油 普通甲醇燃料 实施例3
烟尘排放浓度mg/m3 ＞1500 200 20 17
二氧化硫浓度mg/m3 800 80 5.0 5.0
可吸入颗粒物浓度PM ＞5000 ＜500 ＜200 ＜160
氮氧化物浓度mg/m3 260 150 6.6 6.0

Claims (7)

1.一种用于家用液体燃料、工业炉窑燃料，其特征在于该燃料包括以下组分：
二甲醚10-30％，甲醇40-80％，稳定剂10-30％，其中，稳定剂中水占40～60％，甲醇或乙醇占40～60％。
2.根据权利要求1所述的用于家用液体燃料、工业炉窑燃料，其特征在于所述的稳定剂中水占50％，甲醇或乙醇占50％。
3.一种权利要求1所述的用于家用液体燃料、工业炉窑燃料制备方法，其特征在于该方法包括将甲醇先与稳定剂混合均匀，然后在混合器内再与二甲醚充分混合，制备得到用于家用液体燃料、工业炉窑燃料，其中，所述的稳定剂中水占40～60％，甲醇或乙醇占40～60％。
4.根据权利要求3所述的用于家用液体燃料、工业炉窑燃料制备方法，其特征在于所述的稳定剂中水占50％，甲醇或乙醇占50％。
5.一种权利要求1所述的用于制备家用液体燃料、工业炉窑燃料的装置，其特征在于该装置包括液体原料罐(1)，稳定剂原料罐(2)，压力原料罐(3)和异相混合器(4)，异相混合器(4)的进料口连接液体原料罐(1)，稳定剂原料罐(2)和压力原料罐(3)，异相混合器(4)的出料口连接成品罐(6)。
6.根据权利要求5所述的用于制备家用液体燃料、工业炉窑燃料的装置，其特征在于在异相混合器(4)和成品罐(6)之间设有稳定罐(5)。
7.根据权利要求5所述的用于制备家用液体燃料、工业炉窑燃料的装置，其特征在于液体原料罐(1)和稳定剂原料罐(2)通过管路相连接后再接入异相混合器(4)的进料口。
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