CN107118813A - 一种燃油灶用醇基燃料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种燃油灶用醇基燃料及其制备方法。按重量份，醇基燃料包括甲醇、碳8二氢脂微乳液、双氧水、无机水溶液助燃剂和纳米铝粉；碳8二氢脂微乳液是将碳8二氢脂微乳液乳化分散在水中得到的；所述无机水溶液助燃剂包括氢氧化钠、硝酸钠和氯化铁。本发明的醇基燃料为均相液态，呈棕色，流动性好，比重在1.01～1.05之间。在甲醇中加入了碳8二氢脂微乳液，配合加入了双氧水，增加了燃烧过程中的氧化还原反应进行的速率与程度，以及配合无机水溶液助燃剂和纳米铝粉的加入，增加了燃烧反应的催化点，综合提高了燃烧效率，达到95％以上，且热值高，大于5100大卡/Kg。

Description

一种燃油灶用醇基燃料及其制备方法
技术领域
本发明涉及燃油灶用燃油技术领域，尤其涉及一种燃油灶用醇基燃料及其制备方法。
背景技术
醇基燃料就是以醇类(如甲醇、乙醇、丁醇等)物质为主体配置的燃料。它是以液体或者固体形式存在的。它也是一种生物质能，和核能、太阳能、风力能、水力能一样，是各国政府目前大力推广的环保洁净能源；面对石化能源的枯竭，醇基燃料是最有潜力的新型替代能源。
但是现有的醇基燃料中，醇类的含量一般很低，导致燃烧热值很低，而且燃烧速率低，热量释放慢，导致单位时间内的热值降低等问题。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明的目的是提供一种燃油灶用醇基燃料及其制备方法。解决现有燃油灶用醇基燃料的燃烧速率低，热量释放慢，导致单位时间内的热值降低的技术问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种燃油灶用醇基燃料，其特征在于，按重量份，所述燃油灶用醇基燃料包括甲醇75～85份、碳8二氢脂微乳液10～30份、双氧水2～3份、无机水溶液助燃剂10～20份和纳米铝粉1～2份；
其中，所述碳8二氢脂微乳液是将碳8二氢脂微乳液乳化分散在水中得到的；所述无机水溶液助燃剂包括质量浓度为40％～60％的氢氧化钠、20％～40％的硝酸钠和5％～15％的氯化铁。
一种优选的技术方案中，所述碳8二氢脂微乳液中，碳8二氢脂用量占微乳液总重量的3％～15％；乳化剂采用主乳化剂和助乳化剂，所述主乳化剂为聚甘油脂肪酸酯类和聚氧乙醇甘油辛酸酯的混合物，助乳化剂为乙醇、丁醇和叔二醇中的一种或者其中几种的混合物。
优选地，所述碳8二氢脂微乳液中，碳8二氢脂用量占微乳液总重量的5％～10％。较佳地，碳8二氢脂用量占微乳液总重量的8％。
一种优选的技术方案中，所述主乳化剂中，聚甘油脂肪酸酯类和聚氧乙醇甘油辛酸酯的混合比例为1﹕0.5～0.8。所述助乳化剂采用乙醇、丁醇和叔二醇的混合物，其中，乙醇、丁醇和叔二醇的混合比例为1﹕0.6～0.8﹕1～1.5。
优选地，所述主乳化剂中，聚甘油脂肪酸酯类和聚氧乙醇甘油辛酸酯的混合比例为1﹕0.6；所述助乳化剂采用乙醇、丁醇和叔二醇的混合物，其中，乙醇、丁醇和叔二醇的混合比例为1﹕7﹕1.2。
优选地，所述主乳化剂、助乳化剂与水的质量比为1～4﹕1﹕0.8～1.5。较佳地，所述主乳化剂、助乳化剂与水的质量比为3﹕1﹕1.2。
优选地，所述无机水溶液助燃剂包括质量浓度为50％的氢氧化钠、30％的硝酸钠和10％的氯化铁。
一种优选的技术方案中，按重量份，所述燃油灶用醇基燃料包括甲醇80份、碳8二氢脂微乳液20份、双氧水2.5份、无机水溶液助燃剂15份和纳米铝粉1.5份。
本发明的一种燃油灶用醇基燃料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、制备碳8二氢脂微乳液：将碳8二氢脂加入乳化剂和助乳化剂中，充分搅拌后再加入水，然后在转速为2000～2500rpm下高速剪切6～8min，然后高压均质，再灭菌，制得碳8二氢脂微乳液；其中，高压均质采用三段高压均质乳化，具体为：一段压力10～20MPa，二段压力30～50MPa，三段压力5～10Mpa，均质时间为10～15min；灭菌参数为：在60～70℃下巴氏杀菌10～20min；
步骤二、配制无机水溶液助燃剂：按质量浓度称取配方量的氢氧化钠、硝酸钠、氯化铁和水，将氢氧化钠、硝酸钠和氯化铁加入水中，搅拌溶解，得到无机水溶液助燃剂；
步骤三、将纳米铝粉加入甲醇中，在1000～1500rpm下高速剪切6～8min，得到纳米分散甲醇混悬液，然后再将碳8二氢脂微乳液加入纳米分散甲醇混悬液中，混匀后，再高压均质，得混溶液；其中，高压均质采用二段式，具体为：一段压力20～30MPa，二段压力5～10MPa，均质时间为10～15min；
步骤四、向步骤三得到的混溶液中加入双氧水和无机水溶液助燃剂，在100～200rpm的转速下搅拌均匀，制备得到燃油灶用醇基燃料。
优选地，步骤一中，将碳8二氢脂加入乳化剂和助乳化剂中，充分搅拌后再加入水，然后在转速为2500rpm下高速剪切6min，然后高压均质，再灭菌，制得碳8二氢脂微乳液；其中，高压均质采用三段高压均质乳化，具体为：一段压力15MPa，二段压力40MPa，三段压力8Mpa，均质时间为15min；灭菌参数为：在60℃下巴氏杀菌15min。
优选地，步骤三中，将纳米铝粉加入甲醇中，在1200rpm下高速剪切8min，得到纳米分散甲醇混悬液，然后再将碳8二氢脂微乳液加入纳米分散甲醇混悬液中，混匀后，再高压均质，得混溶液；其中，高压均质采用二段式，具体为：一段压力25MPa，二段压力10MPa，均质时间为12min。
本发明的燃油灶用醇基燃料为均相液态，呈棕色，流动性好，比重在1.01～1.05之间。在甲醇中加入了碳8二氢脂微乳液，碳8二氢脂是生物质氢化油脂，是多酶发酵富氢产物，配合加入了双氧水，增加了燃烧过程中的氧化还原反应进行的速率与程度，以及配合无机水溶液助燃剂和纳米铝粉的加入，增加了燃烧反应的催化点，综合提高了燃烧效率，达到95％以上，且热值高，大于5100大卡/Kg。
本发明的燃油灶用醇基燃料中的碳8二氢脂微乳液，采用配合的主乳化剂和助乳化剂作为复合乳化剂，能够形成水溶性好，乳化稳定性高，在常温下能与水以任意比例混溶。且生产过程简单，反应过程容易控制。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明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。
本发明的一种燃油灶用醇基燃料，按重量份，所述燃油灶用醇基燃料包括甲醇75～85份、碳8二氢脂微乳液10～30份、双氧水2～3份、无机水溶液助燃剂10～20份和纳米铝粉1～2份。
其中，所述碳8二氢脂微乳液是将碳8二氢脂微乳液乳化分散在水中得到的，乳化剂采用主乳化剂和助乳化剂，所述主乳化剂为聚甘油脂肪酸酯类和聚氧乙醇甘油辛酸酯的混合物，助乳化剂为乙醇、丁醇和叔二醇中的一种或者其中几种的混合物，并控制碳8二氢脂用量占微乳液总重量的3％～15％。采用上述主乳化剂和助乳化剂的复合乳化剂，同时控制用量占比的范围(3％～15％)，微乳液的稳定性高，水溶性好，在常温下能与水以任意比例混溶。
如表1所示，本发明给出了5个具体实施例，来说明本发明的燃油灶用醇基燃料。
表1
表1中，双氧水采用质量浓度为30％的双氧水。
助燃剂为无机水溶液助燃剂，以水为溶剂，包括质量浓度为40％～60％的氢氧化钠、20％～40％的硝酸钠和5％～15％的氯化铁。优选采用包括质量浓度为50％的氢氧化钠、30％的硝酸钠和10％的氯化铁的混合溶液。将氢氧化钠、硝酸钠和氯化铁按配方量称取后，溶解在水中即得。
碳8二氢脂微乳液的制备方法如下：步骤一、按碳8二氢脂在微乳液中所占用量百分比，称取碳8二氢脂、主乳化剂、助乳化剂和水，并控制主乳化剂、助乳化剂与水的质量比在1～4﹕1﹕0.8～1.5范围内，优选控制为3﹕1﹕1.2。且所述主乳化剂中，聚甘油脂肪酸酯类和聚氧乙醇甘油辛酸酯的混合比例为1﹕0.6；所述助乳化剂采用乙醇、丁醇和叔二醇的混合物，其中，乙醇、丁醇和叔二醇的混合比例为1﹕7﹕1.2。步骤二、将碳8二氢脂加入乳化剂和助乳化剂中，充分搅拌后再加入水，然后在转速为2000～2500rpm下高速剪切6～8min，然后高压均质，再灭菌，制得碳8二氢脂微乳液；其中，高压均质采用三段高压均质乳化，具体为：一段压力10～20MPa，二段压力30～50MPa，三段压力5～10Mpa，均质时间为10～15min；灭菌参数为：在60～70℃下巴氏杀菌10～20min。生产过程简单，反应过程容易控制。优选地，高压均质采用三段高压均质乳化，具体为：一段压力15MPa，二段压力40MPa，三段压力8Mpa，均质时间为15min；灭菌参数为：在60℃下巴氏杀菌15min。
本发明上述实施例1至实施例5的燃油灶用醇基燃料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按照实施例1至实施例5的燃油灶用醇基燃料样品，分别按重量份称取相应的甲醇、碳8二氢脂微乳液(制备方法同上所述)、双氧水、无机水溶液助燃剂(制备方法同上所述)和纳米铝粉。
步骤二、将纳米铝粉加入甲醇中，在1000～1500rpm下高速剪切6～8min，得到纳米分散甲醇混悬液，该混悬液中，纳米铝粉表面被甲醇亲水处理后，能够稳定分散在甲醇中。优选在在1200rpm下高速剪切8min，混悬液更稳定。然后再将碳8二氢脂微乳液加入纳米分散甲醇混悬液中，混匀后，再高压均质，得混溶液；其中，高压均质采用二段式，具体为：一段压力20～30MPa，二段压力5～10MPa，均质时间为10～15min；优选地，一段压力25MPa，二段压力10MPa，均质时间为12min。
步骤四、向步骤三得到的混溶液中加入双氧水和无机水溶液助燃剂，在150rpm的转速下搅拌均匀，制备得到燃油灶用醇基燃料。
本发明中，对实施例1至实施例5的燃油灶用醇基燃料进行了热值和燃烧效率进行的测试，测试结果如表2所述。
表2
实施例 1 2 3 4 5
热值(大卡/Kg) 5420 5600 5500 5250 5120
燃烧效率 96％ 97％ 96％ 95％ 95％
其中，采用实施例2的燃油灶用醇基燃料与0#柴油进行了对比燃烧试验，采用相同参数的炉具，分别采用实施例2的燃油灶用醇基燃料与0#柴油将常温以20℃计的1公斤水加热至100℃，对达到不用温度时的燃烧时间进行监测，监测结果如表3所示。
表3
加热温度(℃) 40 50 60 70 80 90 100
实施例2 15s 60s 100s 140s 180s 220s 250s
0#柴油 30s 105s 180s 230s 265s 295s 318s
由3可见，本发明实施例2的燃油灶用醇基燃料的加热更快，热值更高，燃烧速率更快。在获得同样有效热能的前提下，本发明的醇基燃料更加经济，成本更低。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种燃油灶用醇基燃料，其特征在于，按重量份，所述燃油灶用醇基燃料包括甲醇75～85份、碳8二氢脂微乳液10～30份、双氧水2～3份、无机水溶液助燃剂10～20份和纳米铝粉1～2份；
其中，所述碳8二氢脂微乳液是将碳8二氢脂微乳液乳化分散在水中得到的；所述无机水溶液助燃剂包括质量浓度为40％～60％的氢氧化钠、20％～40％的硝酸钠和5％～15％的氯化铁。
2.根据权利要求1所述的一种燃油灶用醇基燃料，其特征在于，所述碳8二氢脂微乳液中，碳8二氢脂用量占微乳液总重量的3％～15％；乳化剂采用主乳化剂和助乳化剂，所述主乳化剂为聚甘油脂肪酸酯类和聚氧乙醇甘油辛酸酯的混合物，助乳化剂为乙醇、丁醇和叔二醇中的一种或者其中几种的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种燃油灶用醇基燃料，其特征在于，所述主乳化剂中，聚甘油脂肪酸酯类和聚氧乙醇甘油辛酸酯的混合比例为1﹕0.5～0.8；所述助乳化剂采用乙醇、丁醇和叔二醇的混合物，其中，乙醇、丁醇和叔二醇的混合比例为1﹕0.6～0.8﹕1～1.5。
4.根据权利要求3所述的一种燃油灶用醇基燃料，其特征在于，所述主乳化剂中，聚甘油脂肪酸酯类和聚氧乙醇甘油辛酸酯的混合比例为1﹕0.6；所述助乳化剂采用乙醇、丁醇和叔二醇的混合物，其中，乙醇、丁醇和叔二醇的混合比例为1﹕0.7﹕1.2。
5.根据权利要求2所述的一种燃油灶用醇基燃料，其特征在于，所述主乳化剂、助乳化剂与水的质量比为1～4﹕1﹕0.8～1.5。
6.根据权利要求1所述的一种燃油灶用醇基燃料，其特征在于，所述无机水溶液助燃剂包括质量浓度为50％的氢氧化钠、30％的硝酸钠和10％的氯化铁。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的一种燃油灶用醇基燃料，其特征在于，按重量份，所述燃油灶用醇基燃料包括甲醇80份、碳8二氢脂微乳液20份、双氧水2.5份、无机水溶液助燃剂15份和纳米铝粉1.5份。
8.如权利要求1至7中任一项所述的一种燃油灶用醇基燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、制备碳8二氢脂微乳液：将碳8二氢脂加入乳化剂和助乳化剂中，充分搅拌后再加入水，然后在转速为2000～2500rpm下高速剪切6～8min，然后高压均质，再灭菌，制得碳8二氢脂微乳液；其中，高压均质采用三段高压均质乳化，具体为：一段压力10～20MPa，二段压力30～50MPa，三段压力5～10Mpa，均质时间为10～15min；灭菌参数为：在60～70℃下巴氏杀菌10～20min；
步骤二、配制无机水溶液助燃剂：按质量浓度称取配方量的氢氧化钠、硝酸钠、氯化铁和水，将氢氧化钠、硝酸钠和氯化铁加入水中，搅拌溶解，得到无机水溶液助燃剂；
步骤三、将纳米铝粉加入甲醇中，在1000～1500rpm下高速剪切6～8min，得到纳米分散甲醇混悬液，然后再将碳8二氢脂微乳液加入纳米分散甲醇混悬液中，混匀后，再高压均质，得混溶液；其中，高压均质采用二段式，具体为：一段压力20～30MPa，二段压力5～10MPa，均质时间为10～15min；
步骤四、向步骤三得到的混溶液中加入双氧水和无机水溶液助燃剂，在100～200rpm的转速下搅拌均匀，制备得到燃油灶用醇基燃料。
9.根据权利要求8所述的一种燃油灶用醇基燃料的制备方法，其特征在于，步骤一中，将碳8二氢脂加入乳化剂和助乳化剂中，充分搅拌后再加入水，然后在转速为2500rpm下高速剪切6min，然后高压均质，再灭菌，制得碳8二氢脂微乳液；其中，高压均质采用三段高压均质乳化，具体为：一段压力15MPa，二段压力40MPa，三段压力8Mpa，均质时间为15min；灭菌参数为：在60℃下巴氏杀菌15min。
10.根据权利要求8所述的一种燃油灶用醇基燃料的制备方法，其特征在于，步骤三中，将纳米铝粉加入甲醇中，在1200rpm下高速剪切8min，得到纳米分散甲醇混悬液，然后再将碳8二氢脂微乳液加入纳米分散甲醇混悬液中，混匀后，再高压均质，得混溶液；其中，高压均质采用二段式，具体为：一段压力25MPa，二段压力10MPa，均质时间为12min。
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