CN109576018A - 一种b20生物调合燃料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物燃料技术领域，具体涉及一种B20生物调合燃料及其制备方法。所述B20生物调合燃料由以下质量份数的原料制成：脂肪酸甲酯140～200份、轻质蜡油30～60份、添加助剂30～60份、成品柴油补足至1000份；所述添加助剂为乙酰丙酸乙酯。本发明以地沟油产生的脂肪酸甲酯与成品柴油调合制备B20生物调合燃料，脂肪酸甲酯的添加量14～20％，所制得的产品各项指标均优于目前我国现行的车用生物柴油标准国V，提高了脂肪酸甲酯的利用率，成本低于车用石化柴油，产品闪点指标属可燃液体。
Description
技术领域
本发明属于生物燃料技术领域，具体涉及一种B20生物调合燃料及其制备方法。
背景技术
能源是大多数行业所必需的物料，当前所使用的液体机械燃料主要来源于石油资源。然而，石油作为不可再生的一次能源，储量正日渐减少。根据《油气杂志》每年发布油气产储量统计报告，2017年全球石油剩余探明地质储量2262.8亿吨，同比增长了0.4％，储采比为57年。2011年以来，我国的能源消耗总量已超过美国居全球第一，石油消耗量仅次于美国位居第二。能源消耗释放的二氧化碳总量位居全球首位，节能减排的国际压力不断增大。我国的石油资源严重短缺，高度依赖进口，2017年石油进口量约55％，受原油市场影响较大，生物质资源无疑是能源转型和替代的重点。
和化石能源相比，生物质能源具有可再生性、二氧化碳零排放、硫含量低等优势，因而受到世界各国的极大关注。生物柴油是以植物油、动物脂肪油或废烹调油等为原料经酯化反应获得的脂肪酸单烷基酯类，即脂肪酸甲基酯(FAME)，也被叫做生物柴油。制备生物柴油的原料包括可食用油和不可食用油，可食用油原料，菜籽油、葵花籽油、大豆油、棕榈油、杏仁油、橄榄油、芥菜油、亚麻油等，要根据地区、气候条件等多方面因素进行选择，动物油脂。由于牛油、猪油、鱼油等动物脂肪含有大量的饱和脂肪酸，生产的生物柴油具有比较差的低温性能、较高的热值和较高的十六烷值。非食用油比食用油便宜，也被选择为生物柴油原料，回收油或者废油，包括回收的煎炸废油、米糠油、皂角油、浆浮油等。由食用油或者非食用油制备的生物柴油，可用于调合石油、煤转化来的烃类制得生物调合燃料。由于生物调合燃料各项理化指标、燃烧指标均能与石油炼制的柴油相当，备受消费者喜爱。同时，能缓解我国的石油使用量，延长不可再生资源的使用期限。因此，不断开发新的生物调合燃料尤为必要。
专利CN102925224A报道了一种B5生物柴油调合燃料及其制备方法，调合燃料的体积百分比组成为0#柴油94～95％、乙酰丙酸乙酯2～4％、生物柴油1～3％的助溶剂0.03～0.05％，十六烷值提高剂0.01～0.05％。上述专利中脂肪酸甲酯(生物柴油)的含量小于5％，仍需耗费较多的成品柴油，成本高且脂肪酸甲酯的利用率低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供的一种B20生物调合燃料，提高了脂肪酸甲酯用量，降低了生物调合燃料成本。
本发明提供了一种B20生物调合燃料，由以下质量份数的原料制成：脂肪酸甲酯140～200份、轻质蜡油30～60份、添加助剂30～60份、成品柴油补足至1000份；
所述添加助剂为乙酰丙酸乙酯或者十六烷酯。
优选的，上述B20生物调合燃料，由以下质量份数的原料制成：脂肪酸甲酯200份、轻质蜡油50份、添加助剂40份、成品柴油补足至1000份。
优选的，上述B20生物调合燃料中，所述轻质蜡油为常压轻质蜡油；所述十六烷酯为辛酸十六烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯或者十六酸十六酯。
优选的，上述B20生物调合燃料中，所述脂肪酸甲酯直接从厂家购买；或者所述脂肪酸甲酯由地沟油制备而成，所述地沟油为食品煎炸废油、火锅废油、米糠油、皂角油、浆浮油中的一种或几种的组合物。
本发明还提供了一种上述B20生物调合燃料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备脂肪酸甲酯
将地沟油与甲醇按照8～9:1的摩尔比例混合，在35～45℃水浴加热10～30min，加入固体催化剂，60～65℃水浴加热2～4h，减压蒸馏出去过量的甲醇，离心除去下层甘油和固体催化剂，得到脂肪酸甲酯；
步骤2，按照以下重量份数称取各组分：脂肪酸甲酯140～200份、轻质蜡油30～60份、添加助剂30～60份、成品柴油补足至1000份；
将称取的各物料充分混合，得到B20生物调合燃料。
优选的，上述B20生物调合燃料的制备方法，所述固体催化剂的加入量是地沟油质量的1～2％。
优选的，上述B20生物调合燃料的制备方法，所述固体催化剂为碳酸钙或者磁性固体CaO/Fe3O4。
优选的，上述B20生物调合燃料的制备方法，所述磁性固体CaO/Fe3O4的制备方法如下：将CaO、Fe3O4与粘接剂按照60:40:5～8的质量比例混合均匀，于马弗炉中500℃煅烧2～3h，得到磁性固体CaO/Fe3O4。
优选的，上述B20生物调合燃料的制备方法，所述粘接剂为聚乙烯醇溶液、氧化铝或者磷酸溶液。
优选的，上述B20生物调合燃料的制备方法，所述聚乙烯醇溶液的质量分数为1～5％；所述磷酸溶液的质量分数为5％。
与现有技术相比，本发明提供的一种B20生物调合燃料至少具有以下有益效果：
国家有B5生物调合燃料油标准，其中含95％成品柴油，5％的脂肪酸甲脂，限制了再生资源利用比例。本发明以地沟油产生的脂肪酸甲酯与成品柴油调合制备B20生物调合燃料，脂肪酸甲酯的添加量14～20％，所制得的产品各项指标均优于目前我国现行的生物柴油标准B5，提高了脂肪酸甲酯的利用率，成本低于成品柴油。
我们充分利用陕西、四川、重庆等地火锅产生的废油和其他地沟油资源生产生物质脂肪酸甲酯，硫含量比B5生物调合燃料油标准低1～8mg/kg，减少了环境污染，属实实在在清洁环保安全替代能源，所制得B20生物调合燃料各项指标均优于目前我国现行的车用生物柴油标准国V。以年产3万吨B20生物柴油调合燃料计，需脂肪酸甲酯约0.42～0.6万吨，可处理的废油脂约0.6～0.8万吨；对废油进行了资源化利用，降低了不法分子用地沟油制备食用油的风险，同时为机动车提供燃料，减少了石油资源的使用量和尾气排放污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但不应理解为本发明的限制。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明提供了一种B20生物调合燃料，由以下质量份数的原料制成：脂肪酸甲酯140～200份、轻质蜡油30～60份、添加助剂30～60份、成品柴油补足至1000份；所述添加助剂为乙酰丙酸乙酯或者十六烷酯；所述十六烷酯为辛酸十六烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯或者十六酸十六酯。
包括以下实施例。
实施例1
一种B20生物调合燃料，由以下质量份数的原料制成：脂肪酸甲酯200份、轻质蜡油50份、添加助剂40份、成品柴油710份。所述轻质蜡油为常压轻质蜡油；所述脂肪酸甲酯直接从湖北远成赛创科技有限公司厂家购买；所述添加助剂为乙酰丙酸乙酯。
实施例2
一种B20生物调合燃料，由以下质量份数的原料制成：脂肪酸甲酯140份、轻质蜡油60份、添加助剂60份、成品柴油740份。所述轻质蜡油为常压轻质蜡油；所述脂肪酸甲酯直接从湖北远成赛创科技有限公司厂家购买；所述添加助剂为十六烷酯为辛酸十六烷基酯。
实施例3
一种B20生物调合燃料，由以下质量份数的原料制成：脂肪酸甲酯180份、轻质蜡油30份、添加助剂30份、成品柴油760份。所述轻质蜡油为常压轻质蜡油；所述脂肪酸甲酯直接从湖北远成赛创科技有限公司厂家购买；所述添加助剂为甲基丙烯酸十六烷基酯。
实施例4
一种B20生物调合燃料，由以下质量份数的原料制成：脂肪酸甲酯200份、轻质蜡油40份、添加助剂40份、成品柴油720份。所述轻质蜡油为常压轻质蜡油；所述脂肪酸甲酯直接从湖北远成赛创科技有限公司厂家购买；所述添加助剂为十六酸十六酯。
实施例1-4所用成品柴油为0#柴油，且实施例1-4所述B20生物调合燃料按照以下方法制备：按照配方称取各原料，然后将称取的各原料充分混合，得到B20生物调合燃料。
实施例5
一种B20生物调合燃料，由以下质量份数的原料制成：脂肪酸甲酯200份、轻质蜡油50份、添加助剂40份、0#成品柴油710份。所述轻质蜡油为常压轻质蜡油；所述脂肪酸甲酯由地沟油制备而成，所述地沟油为食品煎炸废油；所述添加助剂为乙酰丙酸乙酯。
所述B20生物调合燃料按照以下方法制备：
步骤1，制备脂肪酸甲酯
将地沟油与甲醇按照8:1的摩尔比例混合，在35℃水浴加热30min，加入固体催化剂，所述固体催化剂的加入量是地沟油质量的1％，60℃水浴加热4h，减压蒸馏出去过量的甲醇，离心除去下层甘油和固体催化剂，得到脂肪酸甲酯；所述固体催化剂为磁性固体CaO/Fe3O4；
所述磁性固体CaO/Fe3O4的制备方法如下：将CaO、Fe3O4与粘接剂按照60:40:5的质量比例混合均匀，于马弗炉中500℃煅烧2h，得到磁性固体CaO/Fe3O4；所述粘接剂为质量分数1％的聚乙烯醇溶液；
步骤2，按照以下重量份数称取各组分：脂肪酸甲酯200份、轻质蜡油50份、添加助剂40份、0#成品柴油710份；
将称取的各物料充分混合，得到B20生物调合燃料。
实施例6
一种B20生物调合燃料，由以下质量份数的原料制成：脂肪酸甲酯200份、轻质蜡油50份、添加助剂40份、0#成品柴油710份。所述轻质蜡油为常压轻质蜡油；所述脂肪酸甲酯由地沟油制备而成，所述地沟油为米糠油与火锅废油按照体积比1:1的混合物；所述添加助剂为乙酰丙酸乙酯。
所述B20生物调合燃料按照以下方法制备：
步骤1，制备脂肪酸甲酯
将地沟油与甲醇按照9:1的摩尔比例混合，在45℃水浴加热10min，加入固体催化剂，所述固体催化剂的加入量是地沟油质量的2％，65℃水浴加热3h，减压蒸馏出去过量的甲醇，离心除去下层甘油和固体催化剂，得到脂肪酸甲酯；所述固体催化剂为碳酸钙；
步骤2，按照以下重量份数称取各组分：脂肪酸甲酯200份、轻质蜡油50份、添加助剂40份、0#成品柴油710份；
将称取的各物料充分混合，得到B20生物调合燃料。
实施例7
一种B20生物调合燃料，由以下质量份数的原料制成：脂肪酸甲酯200份、轻质蜡油50份、添加助剂40份、0#成品柴油710份。所述轻质蜡油为常压轻质蜡油；所述脂肪酸甲酯由地沟油制备而成，所述地沟油为食品煎炸废油、浆浮油按照体积比例1:1的混合物；所述添加助剂为乙酰丙酸乙酯。
所述B20生物调合燃料按照以下方法制备：
步骤1，制备脂肪酸甲酯
将地沟油与甲醇按照8:1的摩尔比例混合，在35℃水浴加热30min，加入固体催化剂，所述固体催化剂的加入量是地沟油质量的1.5％，65℃水浴加热2h，减压蒸馏出去过量的甲醇，离心除去下层甘油和固体催化剂，得到脂肪酸甲酯；所述固体催化剂为磁性固体CaO/Fe3O4；
所述磁性固体CaO/Fe3O4的制备方法如下：将CaO、Fe3O4与粘接剂按照60:40:8的质量比例混合均匀，于马弗炉中500℃煅烧3h，得到磁性固体CaO/Fe3O4；所述粘接剂为质量分数5％的磷酸溶液；
步骤2，按照以下重量份数称取各组分：脂肪酸甲酯200份、轻质蜡油50份、添加助剂40份、0#成品柴油710份；
将称取的各物料充分混合，得到B20生物调合燃料。
实施例8
一种B20生物调合燃料，由以下质量份数的原料制成：脂肪酸甲酯200份、轻质蜡油50份、添加助剂40份、0#成品柴油710份。所述轻质蜡油为常压轻质蜡油；所述脂肪酸甲酯由地沟油制备而成，所述地沟油为食品煎炸废油、浆浮油按照体积比例1:2的混合物；所述添加助剂为乙酰丙酸乙酯。
所述B20生物调合燃料按照以下方法制备：
步骤1，制备脂肪酸甲酯
将地沟油与甲醇按照8:1的摩尔比例混合，在35℃水浴加热30min，加入固体催化剂，所述固体催化剂的加入量是地沟油质量的1％，60℃水浴加热2h，减压蒸馏出去过量的甲醇，离心除去下层甘油和固体催化剂，得到脂肪酸甲酯；所述固体催化剂为磁性固体CaO/Fe3O4；
所述磁性固体CaO/Fe3O4的制备方法如下：将CaO、Fe3O4与粘接剂按照60:40:5的质量比例混合均匀，于马弗炉中500℃煅烧2h，得到磁性固体CaO/Fe3O4；所述粘接剂为质量分数5％的聚乙烯醇溶液；
步骤2，按照以下重量份数称取各组分：脂肪酸甲酯200份、轻质蜡油50份、添加助剂40份、0#成品柴油710份；
将称取的各物料充分混合，得到B20生物调合燃料。
为了验证本发明的效果，我们以实施例1为例进行了经济效益分析，本发明所用原料成本如下：0#成品柴油7500元/吨，脂肪酸甲酯5000元/吨，轻质蜡油4000元/吨，添加助剂2000元/吨。
实施例1所制备B20生物调合燃料每吨的成本核算如下：0#成品柴油5325元，脂肪酸甲酯1000元，轻质蜡油200元，添加助剂50元，人力、运输及能源成本625元；合计成本B20生物调合燃料7050元/吨，比直接购买的0#成品柴油每吨节约450元；如年产3万吨B20生物调合燃料油，年产值2.73亿元，企业纯年利润约1500万元。同时，项目为社会解决30-35个人员的就业岗位，实现环保效益、经济效益和社会效益共赢。
我们将实施例1～8所制备B20生物调合燃料送至西安国联质量检测技术股份有限公司进行质检，实施例1的B20生物调合燃料检测报告如表1所示，报告显示本发明所制备的B20生物调合燃料符合质量要求，可广泛使用，实施例2-8所制备B20生物调合燃料与实施例1的各项指标相对标准偏差在±3％以内，故不赘述。
表1实施例1的B20生物调合燃料检测结果
对比例1
一种B20生物调合燃料，由以下质量份数的原料制成：脂肪酸甲酯200份、轻质蜡油50份、添加助剂40份、0#成品柴油710份。所述轻质蜡油为常压轻质蜡油；所述脂肪酸甲酯由地沟油制备而成，所述地沟油为食品煎炸废油；所述添加助剂为乙酰丙酸乙酯。
所述B20生物调合燃料按照以下方法制备：
步骤1，制备脂肪酸甲酯
将地沟油与甲醇按照8:1的摩尔比例混合，加入固体催化剂，所述固体催化剂的加入量是地沟油质量的1％，60℃水浴加热4h，减压蒸馏出去过量的甲醇，离心除去下层甘油和固体催化剂，得到脂肪酸甲酯；所述固体催化剂为磁性固体CaO/Fe3O4；
其余步骤同实施例5。
我们将对比例1所制备B20生物调合燃料送至西安国联质量检测技术股份有限公司进行质检，检测报告如表2所示，报告显示本发明所制备的B20生物调合燃料10％蒸余物残碳、闪点(闭口)均不合格，冷滤点也在标准值临界点，可见，当我们以地沟油为原料制备脂肪酸甲酯时，应当注意方法，否则存在产品不合格的风险。
表2对比例1的B20生物调合燃料检测结果
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种B20生物调合燃料，其特征在于，由以下质量份数的原料制成：脂肪酸甲酯140～200份、轻质蜡油30～60份、添加助剂30～60份、成品柴油补足至1000份；
所述添加助剂为乙酰丙酸乙酯或者十六烷酯。
2.根据权利要求1所述的B20生物调合燃料，其特征在于，由以下质量份数的原料制成：脂肪酸甲酯200份、轻质蜡油50份、添加助剂40份、成品柴油补足至1000份。
3.根据权利要求1所述的B20生物调合燃料，其特征在于，所述轻质蜡油为常压轻质蜡油；所述十六烷酯为辛酸十六烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯或者十六酸十六酯。
4.根据权利要求1所述的B20生物调合燃料，其特征在于，所述脂肪酸甲酯直接从厂家购买；或者所述脂肪酸甲酯由地沟油制备而成，所述地沟油为食品煎炸废油、火锅废油、米糠油、皂角油、浆浮油中的一种或几种的组合物。
5.根据权利要求4所述的B20生物调合燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，制备脂肪酸甲酯
将地沟油与甲醇按照8～9:1的摩尔比例混合，在35～45℃水浴加热10～30min，加入固体催化剂，60～65℃水浴加热2～4h，减压蒸馏出去过量的甲醇，离心除去下层甘油和固体催化剂，得到脂肪酸甲酯；
步骤2，按照以下重量份数称取各组分：脂肪酸甲酯140～200份、轻质蜡油30～60份、添加助剂30～60份、成品柴油补足至1000份；
将称取的各物料充分混合，得到B20生物调合燃料。
6.根据权利要求5所述的B20生物调合燃料的制备方法，其特征在于，所述固体催化剂的加入量是地沟油质量的1～2％。
7.根据权利要求5所述的B20生物调合燃料的制备方法，其特征在于，所述固体催化剂为碳酸钙或者磁性固体CaO/Fe3O4。
8.根据权利要求7所述的B20生物调合燃料，其特征在于，所述磁性固体CaO/Fe3O4的制备方法如下：将CaO、Fe3O4与粘接剂按照60:40:5～8的质量比例混合均匀，于马弗炉中500℃煅烧2～3h，得到磁性固体CaO/Fe3O4。
9.根据权利要求8所述的B20生物调合燃料，其特征在于，所述粘接剂为聚乙烯醇溶液、氧化铝或者磷酸溶液。
10.根据权利要求9所述的B20生物调合燃料，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的质量分数为1～5％；所述磷酸溶液的质量分数为5％。
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