CN106916608B - 一种人工合成柴油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种人工合成柴油及其制备方法，涉及液体燃料技术领域。人工合成柴油，按照质量百分比计，包括乙醇55‑80％、磺化油10‑20％、第一轻质油5‑10％，改性剂2‑8％、添加剂1‑7％，改性剂按质量百分比计，包括2,6‑二叔丁基对甲酚20‑40％、丙酮25‑45％、过氧化氢10‑30％、磺酸盐8‑15％、第二轻质油6‑13％。该柴油成本低，十六烷值高，无爆震，清洁度高，不含铅，无硫，对供油系统无腐蚀，耐久性好，不分层，不变色，燃烧彻底，发动机基本无积碳，可延长发动机使用寿命。将乙醇、磺化油、第一轻质油、改性剂及添加剂混合搅拌2‑3h制得人工合成柴油，制备方法简单、成本低。

Description

一种人工合成柴油及其制备方法

技术领域

本发明涉及液体燃料技术领域，且特别涉及一种人工合成柴油及其制备方法。

背景技术

当前，人类面对着越来越严重的能源危机，使得对节能减排以及绿色经济等领域的研究越来越迫切，节约能源和环境治理成为一项长期战略任务，如何充分利用有限的矿物燃料，提高燃油的热效率、降低燃油消耗，减少燃烧废气排放，减轻对大气环境的污染，成为当今世界各国的重要技术课题，许多发达国家投入大量的人力、物力、财力进行研究，开发再生燃料成为人们关注的焦点。

汽油、柴油是从石油提取得到，是日常生活中常使用的燃油，且随着经济的发展，对汽油、柴油的需求越来越高，而石油属于不可再生资源，因此研究再生燃料，是非常必要的。柴油机因为其动力性好，热效率高而应用的越来越广，而我国是一个贫油大国，柴油的供需矛盾十分突出，而能源的短缺是制约我国经济发展的瓶颈问题，而且使用柴油的车排放的尾气对大气污染也日趋严重。因此，研究出对大气无污染的复合燃油是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种人工合成柴油，其成本低、清洁度高、无铅、无硫、基本零排放对大气无污染。

本发明的另一目的在于提供一种人工合成柴油的制备方法，其制备方法简单，成本低。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种人工合成柴油，按照质量百分比计，包括乙醇55-80％、磺化油10-20％、第一轻质油5-10％，改性剂2-8％、添加剂1-7％，乙醇为生物乙醇或者生物酒精。

改性剂按质量百分比计，包括2,6-二叔丁基对甲酚20-40％、丙酮25-45％、过氧化氢10-30％、磺酸盐8-15％、第二轻质油6-13％。

本发明提出一种人工合成柴油的制备方法，，按照质量百分比计，将55-80％的乙醇、10-20％的磺化油、5-10％的第一轻质油、2-8％的改性剂及1-7％添加剂混合搅拌2-3h制得人工合成柴油，乙醇为生物乙醇或生物酒精。

本发明提供的人工合成柴油及其制备方法的有益效果是：将原料混合搅拌制得人工合成柴油，制备方法简单，成本低。其中，生物乙醇含氧量高，可以改善燃烧，减少发动机内的碳沉淀和氧化碳等不完全燃烧污染物排放；生物乙醇和磺化油配合使用，可以降低沸点，同时起到润湿、乳化、分散、润滑、防腐等作用的作用；加入了改性剂提高燃料的稳定性及燃烧性，加入了添加剂，提高柴油的十六烷值，同时进一步提高其防爆性能。制备出的人工合成柴油不含传统柴油、不含甲醇、安全性好，同时该柴油成本低，十六烷值高，无爆震，清洁度高，不含铅，无硫，对供油系统无腐蚀，耐久性好，不分层，不变色，燃烧彻底，发动机基本无积碳，可延长发动机使用寿命。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的人工合成柴油及其制备方法进行具体说明。

本发明实施例提供一种人工合成柴油的制备方法，具体的：将乙醇、磺化油、第一轻质油、改性剂及添加剂混合搅拌2-3h制得人工合成柴油，乙醇为生物乙醇或者生物酒精。制备方法简单，易操作，制作成本低，可以大量生产。

其中，人工合成柴油按质量百分比计，包括乙醇55-80％、磺化油10-20％、第一轻质油5-10％，改性剂2-8％、添加剂1-7％，乙醇为生物乙醇或者生物酒精；优选地，包括乙醇60-75％、磺化油12-18％、第一轻质油6-8％，改性剂3-7％、添加剂2-7％。

其中，生物乙醇是指通过微生物的发酵将各种生物质转化为燃料酒精，大都使用淀粉类作物、糖类作物、植物纤维原料等进行生产，在其制备及使用过程中对环境无污染，是一种公认的环保可再生燃料。加入生物乙醇主要有两方面的作用：一是乙醇辛烷值高达115，可以取代污染环境的含铅添加剂来改善柴油的防爆性能；二是生物乙醇含氧量高，可以改善燃烧，减少发动机内的碳沉淀和氧化碳等不完全燃烧污染物排放。生物酒精与生物乙醇性质基本一样，因此可代替生物酒精单独使用。

生物乙醇的沸点较高，会影响最后成品油的沸点，从而影响成品油的效果，因此本发明实施例中加入了磺化油与其配合使用。

磺化油是由优质天然矿物油经三氧化硫气相膜式磺化而成，特有的亲水基结合方式使其耐酸、矸的性能优良，属于阴离子型表面活性剂一类。本发明加入磺化油主要有以下几个目的，第一：生物乙醇和磺化油配合使用，因为生物乙醇或者生物酒精其沸点较高，加入磺化油，可以降低沸点，同时生物乙醇还可以起到稀释磺化油的作用；第二：磺化油具有润湿、乳化、分散、润滑、防腐等作用，加入磺化油可以使燃料不分层、不变色，还能增加其润滑性，并能抑制金属的腐蚀；第三：磺化油还可作为作溶剂，第四：磺化油的成本低，加入磺化油还能降低成本。

因为生物乙醇的亲水性强于亲油性，与磺化油、第一轻质油混合后，因生物乙醇掺混比例较高，会导致燃料的分层温度较高，其稳定性和燃烧性越差，因此加入改性剂可提高燃料的稳定性及燃烧性。

其中：改性剂按质量百分比计包括：2,6-二叔丁基对甲酚20-40％、丙酮25-45％、过氧化氢10-30％、磺酸盐8-15％、第二轻质油6-13％。优选地，改性剂按质量百分比计包括：2,6-二叔丁基对甲酚25-35％、丙酮30-40％、过氧化氢15-25％、磺酸盐8-12％、第二轻质油8-12％。

2,6-二叔丁基对甲酚(Butylated hydroxyoluene，BHT)一种油溶性的有机化合物，抗氧化能力较强，耐热及稳定性好，没有特异臭，而且价格低廉。本发明中加入BHT的目的是为了提高产品的抗氧化性能，延长其使用的寿命，同时还能防止其酸值或粘度的上升，使成品油具有较好的流动性，还能提高成品油的稳定性。

丙酮在常温压下为具有特殊芳香气味的易挥发性无色透明液体。化学性质较活泼。丙酮其热值较高，加入丙酮的目的主要是为了提高燃料的热值，提高合成柴油的燃烧性。因丙酮能与极性和非极性溶剂相混溶，在本发明实施例中可与其他成分，例如生物乙醇等相互溶解，在本发明中作为溶剂使用，使合成柴油不分层。

因磺化油等是具有酸性，而酸性过高会影响柴油的燃烧性能，因此，本发明中过氧化氢作为酸度调节剂加入，加入过氧化氢的目的是对酸性进行调节，同时，过氧化氢还能与2,6-二叔丁基对甲酚配合使用，既能对酸性进行调节又防止后面使用时柴油酸值过快增长。

磺酸盐为清净分散剂类物质，其清洁性能好，中和能力强，防锈性能好，其碱性、钙含量高，对油泥清净效果好，适用于调制各种内燃机机油，不但可以减少发动机燃烧室中漆膜和积炭的沉积，保持活塞清洁，还可以避免机件的酸性腐蚀，并能延长其换油期。

磺酸盐为木质素磺酸盐，木质素磺酸盐选自木质素磺酸钠和木质素磺酸钙中至少一种。例如，磺酸盐为木质素磺酸钠，磺酸盐可以为木质素磺酸钙，磺酸盐还可以木质素磺酸钠和木质素磺酸钙的混合物。

其中第一轻质油和第二轻质油可可选用常压瓦斯油、石脑油或石油醚。

改性剂例如可丙酮、过氧化氢、第二轻质油、2,6-二叔丁基对甲酚和磺酸盐混合，在45-50℃的条件下搅拌1-2h制得。优选地，改性剂是由以下方法制得，先将丙酮、过氧化氢、第二轻质油混合搅拌，例如加入反应釜进行混合搅拌，目的是为了使其充分混合；然后加入2,6-二叔丁基对甲酚、磺酸盐，目的是为了提高其分散性，然后在45-50℃的条件下搅拌1-2h。

十六烷值是表示柴油在柴油机中燃烧时的自燃性指标，改性剂的加入虽然提高了燃料的稳定性及燃烧性，但是在十六烷值方面的提高欠缺，因此可通过加入添加剂，提高柴油的十六烷值，同时进一步提高其防爆性能。

可选的，添加剂按质量百分比计，包括硝酸异辛酯30-60％、硝酸异戊酯25-40％、十二醇硫酸钠10-25％、石蜡3-8％、磷酸氢二钠1-4％，优选地，添加剂按质量百分比计包括硝酸异辛酯40-50％、硝酸异戊酯30-35％、十二醇硫酸钠12-20％、石蜡4-6％、磷酸氢二钠2-3％。

硝酸异辛酯和硝酸异戊酯的加入用于提高柴油的十六烷值，改善柴油的燃烧性能，缩短着火时间，降低燃点，提高机车热工况动力性，节油效应十分明显。硝酸异辛酯的作用机理是加入后，其热分解生成物能促进燃料的氧化，缩短发火延迟期，减轻柴油机的爆震从而提高柴油的十六烷值。

十二醇硫酸钠系阴离子表面活性剂，具有良好的分散、润湿、乳化、去污发泡性能，磷酸氢二钠还可以作为防爆剂使用，提高合成柴油的防爆性能。

添加剂例如可将将硝酸异辛酯、硝酸异戊酯、十二醇硫酸钠、石蜡和磷酸氢二钠混合，在50-60℃的条件下搅拌1-2h制得，优选地，为了使各成分充分混合，避免出现分层的现象，在反应釜中依次加入硝酸异辛酯、硝酸异戊酯、石蜡、磷酸氢二钠、十二醇硫酸钠，在45-50℃的条件下搅拌1-2h制得添加剂。最后加入十二醇硫酸钠的目的是为了利用其分散、乳化的性质，使各成分充分混合，避免出现分层的现象。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

一种人工合成柴油，按质量百分比计，由55％的生物乙醇、20％的磺化油、10％的常压瓦斯油、8％的改性剂及7％的添加剂混合搅拌2h制得。

其中，按质量百分比计，改性剂是将20％的2,6-二叔丁基对甲酚、25％的丙酮、30％的过氧化氢、15％的木质素磺酸钠、10％的常压瓦斯油混合，在45℃的条件下搅拌1h制得。

添加剂是将2.1％的硝酸异辛酯、2.31％的硝酸异戊酯、1.75％的十二醇硫酸钠、0.56％的石蜡和0.28％的磷酸氢二钠混合，在45℃的条件下搅拌1h制得。

实施例2

一种人工合成柴油，按质量百分比计，由80％的生物乙醇、10％的磺化油、5％的石脑油、4％的改性剂及5％的添加剂混合搅拌3h制得。

其中，按质量百分比计，改性剂是先将45％的丙酮、10％的过氧化氢、6％的石脑油加入反应釜混合搅拌；然后加入31％的2,6-二叔丁基对甲酚、8％的木质素磺酸钠，在50℃的条件下搅拌2h制得。

添加剂是将60％的硝酸异辛酯、25％的硝酸异戊酯、3％的石蜡、2％的磷酸氢二钠和10％的十二醇硫酸钠依次加入反应釜，在50℃的条件下搅拌2h制得。

实施例3

一种人工合成柴油，按质量百分比计，由75％的生物酒精、16％的磺化油、5％的石油醚、2％的改性剂及2％的添加剂混合搅拌2.5h制得。

其中，按质量百分比计，改性剂是先将29％的丙酮、10％的过氧化氢、13％的石油醚加入反应釜混合搅拌；然后加入40％的2,6-二叔丁基对甲酚、8％的木质素磺酸钙，在45℃的条件下搅拌1.5h制得。

添加剂是将42％的硝酸异辛酯、40％的硝酸异戊酯、5％的石蜡、1％的磷酸氢二钠和12％的十二醇硫酸钠依次加入反应釜，在45℃的条件下搅拌1.5h制得。

实施例4

一种人工合成柴油，按质量百分比计，由60％的生物乙醇、18％的磺化油、8％的石油醚、7％的改性剂及7％的添加剂混合搅拌2h制得。

其中，按质量百分比计，改性剂是先将40％的丙酮、15％的过氧化氢、12％的石油醚加入反应釜混合搅拌；然后加入25％的2,6-二叔丁基对甲酚、8％的木质素磺酸钙，在45℃的条件下搅拌1.5h制得。

添加剂是将40％的硝酸异辛酯、35％的硝酸异戊酯、4％的石蜡、2％的磷酸氢二钠和19％的十二醇硫酸钠依次加入反应釜，在45℃的条件下搅拌1.5h制得。

实施例5

一种人工合成柴油，按质量百分比计，由75％的生物乙醇、14％的磺化油、6％的石脑油、3％的改性剂及2％的添加剂混合搅拌2.5h制得。

其中，按质量百分比计，改性剂是先将30％的丙酮、25％的过氧化氢、10％的石脑油加入反应釜混合搅拌；然后加入25％的2,6-二叔丁基对甲酚、10％的木质素磺酸钙，在45℃的条件下搅拌1.5h制得。

添加剂是将50％的硝酸异辛酯、30％的硝酸异戊酯、6％的石蜡、2％的磷酸氢二钠和12％的十二醇硫酸钠依次加入反应釜，在45℃的条件下搅拌1.5h制得。

实施例6

一种人工合成柴油，按质量百分比计，由68％的生物乙醇、12％的磺化油、8％的石脑油、6％的改性剂及6％的添加剂混合搅拌2.5h制得。

其中，按质量百分比计，改性剂是先将30％的丙酮、15％的过氧化氢、8％的石脑油加入反应釜混合搅拌；然后加入35％的2,6-二叔丁基对甲酚、12％的木质素磺酸钠，在45℃的条件下搅拌1.5h制得。

添加剂是将40％的硝酸异辛酯、32％的硝酸异戊酯、20％的石蜡、5％的磷酸氢二钠和3％的十二醇硫酸钠依次加入反应釜，在45℃的条件下搅拌1.5h制得。

实施例1-6中的人工合成柴油各项质量指标见表1。

表1.

从表1可以看出该柴油十六烷值高，无爆震，清洁度高，不含铅，无硫，对供油系统无腐蚀，耐久性好，不分层，不变色，燃烧彻底，发动机基本无积碳，可延长发动机使用寿命。

对比例1

一种人工合成柴油，按质量百分比计，由74％的生物乙醇、12％的磺化油、8％的石脑油、6％的改性剂混合搅拌2.5h制得。

其中，按质量百分比计，改性剂是先将30％的丙酮、15％的过氧化氢、8％的石脑油加入反应釜混合搅拌；然后加入35％的2,6-二叔丁基对甲酚、12％的木质素磺酸钠，在45℃的条件下搅拌1.5h制得。

对比例2

一种人工合成柴油，按质量百分比计，由74％的生物乙醇、12％的磺化油、8％的石脑油、6％的添加剂混合搅拌2.5h制得。

添加剂是将40％的硝酸异辛酯、32％的硝酸异戊酯、20％的石蜡、5％的磷酸氢二钠和3％的十二醇硫酸钠依次加入反应釜，在45℃的条件下搅拌1.5h制得。

对比例3

一种人工合成柴油，按质量百分比计，由20％的生物乙醇、40％的磺化油、20％的石脑油、10％的改性剂及10％的添加剂混合搅拌2.5h制得。

其中，按质量百分比计，改性剂是先将10％的丙酮、40％的过氧化氢、8％的石脑油加入反应釜混合搅拌；然后加入32％的2,6-二叔丁基对甲酚、10％的木质素磺酸钠，在45℃的条件下搅拌1.5h制得。

添加剂是将40％的硝酸异辛酯、32％的硝酸异戊酯、20％的石蜡、5％的磷酸氢二钠和3％的十二醇硫酸钠依次加入反应釜，在45℃的条件下搅拌1.5h制得。

对比例1-3中的人工合成柴油各项质量指标见表1。

表2.

与实施例1-5相比，对比例1中没有加入添加剂，对比例2中没有加入改性剂，对比例3中调整了各组分，从表1和表2中可以看出，采用实施例1-5的原料及配比，得到的人工合成石油质量更好，十六烷值更高，不分层，不变色，燃烧彻底，发动机基本无积碳，可延长发动机使用寿命。而对比例1-3中制得的人工合成柴油很多质量都不达标，并且可以观察出其分层严重。

综上所述，本发明实施例的人工合成柴油及其制备方法，其制备方法简单，成本低。同时该柴油成本低，十六烷值高，无爆震，清洁度高，不含铅，无硫，对供油系统无腐蚀，耐久性好，不分层，不变色，燃烧彻底，发动机基本无积碳，可延长发动机使用寿命。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种人工合成柴油，其特征在于，按照质量百分比计，包括乙醇55-80％、磺化油10-20％、第一轻质油5-10％，改性剂2-8％、添加剂1-7％，所述乙醇为生物乙醇或生物酒精，其中；

所述改性剂按质量百分比计，包括2,6-二叔丁基对甲酚20-40％、丙酮25-45％、过氧化氢10-30％、磺酸盐8-15％、第二轻质油6-13％；

所述添加剂按质量百分比计，包括硝酸异辛酯30-60％、硝酸异戊酯25-40％、十二醇硫酸钠10-25％、石蜡3-8％、磷酸氢二钠1-4％。

2.根据权利要求1所述的人工合成柴油，其特征在于，所述人工合成柴油按质量百分比计，包括所述乙醇60-75％、所述磺化油12-18％、所述第一轻质油6-8％、所述改性剂3-7％、所述添加剂2-7％。

3.根据权利要求2所述的人工合成柴油，其特征在于，所述改性剂按质量百分比计，包括2,6-二叔丁基对甲酚25-35％、丙酮30-40％、过氧化氢15-25％、磺酸盐8-12％、第二轻质油8-12％。

4.根据权利要求1所述的人工合成柴油，其特征在于，所述添加剂按质量百分比计，包括所述硝酸异辛酯40-50％、所述硝酸异戊酯30-35％、所述十二醇硫酸钠12-20％、所述石蜡4-6％、所述磷酸氢二钠2-3％。

5.根据权利要求1所述的人工合成柴油，其特征在于，所述磺酸盐为木质素磺酸盐，所述木质素磺酸盐选自木质素磺酸钠和木质素磺酸钙中的至少一种，所述第一轻质油和所述第二轻质油均选用常压瓦斯油、石脑油或石油醚。

6.一种人工合成柴油的制备方法，其特征在于，按照质量百分比计，将55-80％的乙醇、10-20％的磺化油、5-10％的第一轻质油、2-8％的改性剂及1-7％添加剂混合搅拌2-3h制得所述人工合成柴油，所述乙醇为生物乙醇或生物酒精；

其中，所述改性剂是先将所述丙酮、所述过氧化氢、所述第二轻质油混合后搅拌；然后加入所述2,6-二叔丁基对甲酚、所述磺酸盐，在45-50℃的条件下搅拌1-2h制得；

按照质量百分比计，所述添加剂是将40-50％的硝酸异辛酯、30-35％的硝酸异戊酯、12-20％的十二醇硫酸钠、4-6％的石蜡和2-3％磷酸氢二钠混合，在50-60℃的条件下搅拌1-2h制得。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，按照质量百分比计，所述改性剂是将20-40％的2,6-二叔丁基对甲酚、25-45％的丙酮、10-30％的过氧化氢、8-15％的磺酸盐和6-13％的第二轻质油混合，在45-50℃的条件下搅拌1-2h制得。