CN112940806A - 一种环保高效无醇植物油燃料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保高效无醇植物油燃料，包括以下原料：植物油、聚硅氧烷、甲基叔丁基醚、异丙醇、乙二醇、丙三醇、无水乙醇、镁粉、二茂铁、水。还公开了一种环保高效无醇植物油燃料的制备方法，包括以下步骤：S1：将甲基叔丁基醚、异丙醇、乙二醇、丙三醇、无水乙醇制备成混合剂，与聚硅氧烷一同加入植物油中，搅拌均匀，得混合液，备用；S2：将水加入上述混合液中，超声分散，搅拌均匀，制得油包水混合液，备用；S3：将镁粉、二茂铁加入上述油包水混合液中，搅拌均匀，即得。本发明制备的植物油燃料闪点较低，各性能均优于液化气、醇基燃料、柴油燃料，具有环保高效、安全清洁、节能、经济效益好的优点。

Description

一种环保高效无醇植物油燃料及其制备方法
技术领域
本发明属于燃油制备技术领域，具体涉及一种环保高效无醇植物油燃料及其制备方法。
背景技术
目前市场上的燃料包括液化气、醇基燃料、柴油燃料，其中，液化气热值高、无烟尘、无炭渣，但由于属于易燃易爆气体，不易储存，需冷冻成液体并在一定压力下使用钢瓶装载，且液化气具麻醉性，泄漏易使人中毒，严重者甚至危及生命安全。醇基燃料低价、安全、方便具有无残渣残液、不黑锅底，具有清洁卫生、安全、廉价、原料易购、使用方便等特点，缺点在于，其燃烧值较低，且含有甲醇，易燃易爆，有剧毒，属于危险化学品。柴油能量密度高，燃油消耗率低，但柴油含较多的杂质，它燃烧时也容易产生烟尘，造成空气污染，并且存在硫氧化合物(SOx)污染的问题。
植物油是由不饱和脂肪酸和甘油化合而成的化合物，广泛分布于自然界中，是从植物的果实、种子、胚芽中得到的油脂，如花生油、豆油、亚麻油、蓖麻油、菜子油等。植物油的主要成分是直链高级脂肪酸和甘油生成的酯，脂肪酸除软脂酸、硬脂酸和油酸外，还含有多种不饱和酸，如芥酸、桐油酸、蓖麻油酸等。植物油燃料各项指标与柴油相近，但是燃烧值比柴油还要高，且不同于石油、煤炭、核能等传统燃料，植物油燃料是可再生燃料，由于其闪点和着火温度较高，明火不能点燃，必须使用专门的灶具才能点燃，属于非易燃、非易爆的安全产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保高效无醇植物油燃料及其制备方法，制备的植物油燃料闪点较低，各性能均优于液化气、醇基燃料、柴油燃料，具有环保高效、安全清洁、节能、经济效益好的优点。
为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种环保高效无醇植物油燃料及其制备方法，由包括以下重量份的原料制备而成：植物油800～1000份、聚硅氧烷50～100份、甲基叔丁基醚0.05～0.2份、异丙醇2～3份、乙二醇5～7份、丙三醇0.5～1份、无水乙醇1～5份、镁粉1～5份、二茂铁0.05～0.5份、水5～30份。
进一步，所述的环保高效无醇植物油燃料，由包括以下重量份的原料制备而成：植物油850～950份、聚硅氧烷60～80份、甲基叔丁基醚0.08～0.15份、异丙醇2.2～2.7份、乙二醇5.7～6.4份、丙三醇0.6～0.8份、无水乙醇2～4份、镁粉2～4份、二茂铁0.1～0.3份、水8～20份。
进一步，所述的植物油为棕榈油、茶籽油、菜籽油中的一种。
进一步，所述的环保高效无醇植物油燃料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将甲基叔丁基醚、异丙醇、乙二醇、丙三醇、无水乙醇制备成混合剂，与聚硅氧烷一同加入植物油中，搅拌均匀，得混合液，备用；
S2：将水加入上述混合液中，超声分散，搅拌均匀，制得油包水混合液，备用；
S3：将镁粉、二茂铁加入上述油包水混合液中，搅拌均匀，即得。
进一步，所述的步骤S1中，搅拌转速为1000～2000r/min，搅拌时间为10～20min。
进一步，所述的步骤S2中，搅拌转速为2000～5000r/min，搅拌时间为5～10min。
进一步，所述的步骤S2中，超声功率为200～500W，分散时间为5～30min。
进一步，所述的步骤S3中，搅拌转速为500～1000，搅拌时间为10～20min。
进一步，所述的混合剂的制备方法为：
将甲基叔丁基醚加入无水乙醇中，搅拌均匀，静置0.5～1.5小时；然后加入丙三醇，搅拌均匀，静置0.5～1.5小时，再加入乙二醇，搅拌均匀，静置0.5～1.5小时，即得。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明的环保高效无醇植物油燃料具有明火无法直接点燃、安全清洁、热值高、可生物降解、非易燃易爆、无毒无害、可再生的优点。
2.本发明的燃料中添加水，制备成油包水的混合液，将水分散于植物油中，作为“微爆炸药”用于炸散燃油分子团，且在电击打火的作用下水还能直接裂解为氢氧，给燃料加氢供氧；而聚硅氧烷的存在，在油、水界面上形成聚密膜，可以大大降低油/水界面的张力，增加界面膜强度.防止水相液珠的聚并，从而保证了油包水混合乳液的稳定性。当打火使得燃料中的水炸散燃油分子团暴露出来时，高温的水与镁粉相遇，反应可以生成氢气，具有引燃、助燃作用；同时，镁粉在点燃的条件下可与生成的二氧化碳发生燃烧反应，进一步起到助燃作用；水的作用还可以与碳发生水煤气反应，清除积碳，因此在燃油内部形成循环，使得燃烧更完全、彻底。聚硅氧烷还可以在镁的表面形成Si-O-Si键，形成物理屏障保护层，提高镁的耐蚀性，从而保障它的燃烧性能。
3.本发明的燃料中还包括了甲基叔丁基醚、异丙醇、乙二醇、丙三醇、无水乙醇、二茂铁，其中，甲基叔丁基醚能够有效减少燃烧中的一氧化碳排放，异丙醇能够促进各添加剂的溶合；乙二醇能够有效改善油品的抗低温性；丙三醇是抗氧化物，保证油品稳定性；乙醇提高燃料的含氧量，促进充分燃烧；二茂铁能提高热值，减少烟度，并具有抗暴性能。
4.本发明的植物油燃料克服了传统燃料含氧量低、燃烧不充分、产生黑烟、大量积碳、黑锅底、产生残液残渣、燃烧后的废气排放较大的缺陷，不含甲醇，不属危险化学品，明火无法直接点燃，是一种非易燃、非易爆、无毒无害的安全清洁燃料。在常温常压下用铁桶或普通塑料桶就可以储存运输，使用上保障了家庭生活的安全，不易爆，不挥发，失火可用水直接扑灭，不会因为泄露而发生中毒和火灾的危险。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
下面通过更具体实施例对本发明进行说明。
实施例1
一种环保高效无醇植物油燃料，由包括以下重量份的原料制备而成：棕榈油800份、聚硅氧烷100份、甲基叔丁基醚0.2份、异丙醇2份、乙二醇5份、丙三醇0.5份、无水乙醇1份、镁粉1份、二茂铁0.1份、水5份。
一种环保高效无醇植物油燃料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将甲基叔丁基醚加入无水乙醇中，搅拌均匀，静置0.5小时；然后加入丙三醇，搅拌均匀，静置0.5小时，再加入乙二醇，搅拌均匀，静置0.5小时，得混合剂；
S2：将混合剂、聚硅氧烷一同加入植物油中，在1000r/min搅拌转速下搅拌20min，得混合液，备用；
S3：将水加入上述混合液中，在200W超声功率下超声分散30min，在2000r/min搅拌转速下搅拌10min，制得油包水混合液，备用；
S4：将镁粉、二茂铁加入上述油包水混合液中，在500r/min搅拌转速下搅拌20min，即得。
实施例2
一种环保高效无醇植物油燃料，由包括以下重量份的原料制备而成：茶籽油950份、聚硅氧烷60份、甲基叔丁基醚0.08份、异丙醇2.7份、乙二醇5.7份、丙三醇1份、无水乙醇2份、镁粉4份、二茂铁0.05份、水8份。
一种环保高效无醇植物油燃料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将甲基叔丁基醚加入无水乙醇中，搅拌均匀，静置0.8小时；然后加入丙三醇，搅拌均匀，静置0.8小时，再加入乙二醇，搅拌均匀，静置0.8小时，得混合剂；
S2：将混合剂、聚硅氧烷一同加入植物油中，在1500r/min搅拌转速下搅拌15min，得混合液，备用；
S3：将水加入上述混合液中，在300W超声功率下超声分散10min，在3000r/min搅拌转速下搅拌7min，制得油包水混合液，备用；
S4：将镁粉、二茂铁加入上述油包水混合液中，在700r/min搅拌转速下搅拌15min，即得。
实施例3
一种环保高效无醇植物油燃料，由包括以下重量份的原料制备而成：棕榈油850份、聚硅氧烷80份、甲基叔丁基醚0.05份、异丙醇2.2份、乙二醇6.4份、丙三醇0.6份、无水乙醇3份、镁粉2份、二茂铁0.5份、水20份。
一种环保高效无醇植物油燃料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将甲基叔丁基醚加入无水乙醇中，搅拌均匀，静置1.2小时；然后加入丙三醇，搅拌均匀，静置1.1小时，再加入乙二醇，搅拌均匀，静置1小时，得混合剂；
S2：将混合剂、聚硅氧烷一同加入植物油中，在1800r/min搅拌转速下搅拌18min，得混合液，备用；
S3：将水加入上述混合液中，在400W超声功率下超声分散20min，在4000r/min搅拌转速下搅拌8min，制得油包水混合液，备用；
S4：将镁粉、二茂铁加入上述油包水混合液中，在900r/min搅拌转速下搅拌18min，即得。
实施例4
一种环保高效无醇植物油燃料，由包括以下重量份的原料制备而成：菜籽油1000份、聚硅氧烷50份、甲基叔丁基醚0.15份、异丙醇3份、乙二醇7份、丙三醇0.8份、无水乙醇5份、镁粉5份、二茂铁0.3份、水30份。
一种环保高效无醇植物油燃料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将甲基叔丁基醚加入无水乙醇中，搅拌均匀，静置1.5小时；然后加入丙三醇，搅拌均匀，静置1.5小时，再加入乙二醇，搅拌均匀，静置1.5小时，得混合剂；
S2：将混合剂、聚硅氧烷一同加入植物油中，在2000r/min搅拌转速下搅拌10min，得混合液，备用；
S3：将水加入上述混合液中，在500W超声功率下超声分散5min，在5000r/min搅拌转速下搅拌5min，制得油包水混合液，备用；
S4：将镁粉、二茂铁加入上述油包水混合液中，在1000r/min搅拌转速下搅拌10min，即得。
对比例1
与实施例2基本相同，唯有不同的是制备无醇植物油燃料的原料中未添加镁粉、水、聚硅氧烷。
对比例2
与实施例2基本相同，唯有不同的是制备无醇植物油燃料的原料中未添加镁粉。
对比例3
与实施例2基本相同，唯有不同的是制备无醇植物油燃料的原料中未添加水。
对比例4
与实施例2基本相同，唯有不同的是制备无醇植物油燃料的原料中未添加聚硅氧烷。
实施例5对比试验
1.分别采用本发明实施例2和对比例1～4的方法制备无醇植物油燃料，测定燃料消耗、6kg水烧开耗时、火焰温度情况，结果如表1所示。
表1实施例2和对比例1～4的方法制备无醇植物油燃料性能对比
组别 燃料消耗/kg·h<sup>-1</sup> 6kg水烧开耗时/min 火焰温度/℃ 闪点/℃
实施例2 2.5 2.2 1090 64.5
对比例1 3.8 3.0 1070 76.7
对比例2 3.0 2.6 1077 70.2
对比例3 2.8 2.4 1084 68.8
对比例4 2.6 2.3 1088 65.0
由表1可知，本发明实施例2燃油的火焰温度极高，达到了1090℃，即使在未添加镁粉、水和聚硅氧烷的情况下，也能达到1070℃以上；而其闪点仍在45℃以上，属于可燃、非易燃产品。由对比例1～4的实验数据可知，添加了镁粉、水和聚硅氧烷的燃料，对燃料消耗的减少、闪点的降低及水烧开耗时的缩短起到了协同作用，这是由于：
聚硅氧烷能够很好的保持水分的留存，高温的水炸散燃油分子团时暴露出来与镁粉反应可以生成氢气，具有引燃、助燃作用；同时，镁粉在点燃的条件下可与生成的二氧化碳发生燃烧反应，进一步起到助燃作用，进而有效降低闪点，减少燃料消耗并缩短水烧开耗时；水的作用还可以与碳发生水煤气反应，清除积碳，因此在燃油内部形成循环，使得燃烧更完全、彻底。
2.本发明与液化气、醇基燃料、柴油燃料在饭店单眼灶使用对比结果如表2所示。
表2本发明与液化气、醇基燃料、柴油燃料性能对比
Figure BDA0002924506940000061
Figure BDA0002924506940000071
由表2可知：采用本发明实施例2的燃油，各性能均优于液化气、醇基燃料、柴油燃料，具有环保高效、安全清洁、节能、经济效益好的优点。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种环保高效无醇植物油燃料，其特征在于，由包括以下重量份的原料制备而成：植物油800～1000份、聚硅氧烷50～100份、甲基叔丁基醚0.05～0.2份、异丙醇2～3份、乙二醇5～7份、丙三醇0.5～1份、无水乙醇1～5份、镁粉1～5份、二茂铁0.05～0.5份、水5～30份。
2.根据权利要求1所述的环保高效无醇植物油燃料，其特征在于，由包括以下重量份的原料制备而成：植物油850～950份、聚硅氧烷60～80份、甲基叔丁基醚0.08～0.15份、异丙醇2.2～2.7份、乙二醇5.7～6.4份、丙三醇0.6～0.8份、无水乙醇2～4份、镁粉2～4份、二茂铁0.1～0.3份、水8～20份。
3.根据权利要求1所述的环保高效无醇植物油燃料，其特征在于：所述的植物油为棕榈油、茶籽油、菜籽油中的一种。
4.根据权利要求1～3任一项所述的环保高效无醇植物油燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将甲基叔丁基醚、异丙醇、乙二醇、丙三醇、无水乙醇制备成混合剂，与聚硅氧烷一同加入植物油中，搅拌均匀，得混合液，备用；
S2：将水加入上述混合液中，超声分散，搅拌均匀，制得油包水混合液，备用；
S3：将镁粉、二茂铁加入上述油包水混合液中，搅拌均匀，即得。
5.根据权利要求5所述的环保高效无醇植物油燃料的制备方法，其特征在于：所述的步骤S1中，搅拌转速为1000～2000r/min，搅拌时间为10～20min。
6.根据权利要求5所述的环保高效无醇植物油燃料的制备方法，其特征在于：所述的步骤S2中，搅拌转速为2000～5000r/min，搅拌时间为5～10min。
7.根据权利要求5所述的环保高效无醇植物油燃料的制备方法，其特征在于：所述的步骤S2中，超声功率为200～500W，分散时间为5～30min。
8.根据权利要求5所述的环保高效无醇植物油燃料的制备方法，其特征在于：所述的步骤S3中，搅拌转速为500～1000r/min，搅拌时间为10～20min。
9.根据权利要求5所述的环保高效无醇植物油燃料的制备方法，其特征在于，所述的混合剂的制备方法为：
将甲基叔丁基醚加入无水乙醇中，搅拌均匀，静置0.5～1.5小时；然后加入丙三醇，搅拌均匀，静置0.5～1.5小时，再加入乙二醇，搅拌均匀，静置0.5～1.5小时，即得。
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