CN113088348A

CN113088348A - 一种工业用改性甲醇燃料及其制备方法

Info

Publication number: CN113088348A
Application number: CN202110384199.2A
Authority: CN
Inventors: 田伟; 汤先耕
Original assignee: Chongqing Yifeng New Energy Co ltd
Current assignee: Chongqing Yifeng New Energy Co ltd
Priority date: 2021-04-09
Filing date: 2021-04-09
Publication date: 2021-07-09

Abstract

本发明公开了一种工业用改性甲醇燃料，按照重量份数包括如下原料：工业醇67~92份、改性剂2~4份以及热值剂6~30份；其中，所述工业醇按照质量百分数计算包括如下原料：甲醇88%~95%、乙醇4%~9%、丁醇1%~3%；所述改性剂按照质量百分数计算包括如下原料：丙酸乙酯10%~59.8%、苯甲酸丁酯20%~40%、环己胺20%~40%、OPE‑7 0.1%~5%、以及T‑80 0.1%~5%；所述热值剂按照质量百分数计算包括如下原料：溶剂油9%~40%、燃料油59.9%~90%、以及二茂铁0.1%~1.0%。本发明通过改性剂和热值剂对工业醇进行改性，使改性甲醇燃料的热值有所提高，降低污染物排放，便于存放运输，并降低使用成本，而且制备方法工艺流程简单，对设备要求不高，产品质量容易控制，适合大规模工业化生产。

Description

一种工业用改性甲醇燃料及其制备方法

技术领域

本发明涉及燃料能源技术领域，具体涉及一种工业用改性甲醇燃料及其制备方法。

背景技术

我国是世界第一能源消费大国，具有化石能源缺油少气富煤、可再生风光资源丰富的特点，2018年石油进口4.6亿吨，对外依存度70.6％，其中约一半左右从伊朗等中东高风险地区进口，石油面临随时断供风险，成为经济社会发展的软肋，实施替代石油战略是必然的选择，也是关系国家安全的大事。

目前，甲醇是替代石油的必然选择。替代石油的路径有多条：甲醇、乙醇、电和氢以及煤制油均可供选择。乙醇由粮食或植物提取，与人争粮、与粮争地的特点限制了规模化应用。发展电和氢能车目前工作力度很大，但成本高、产业化推广尚待时日。煤制油不论直接液化还是间接液化，均存在成本较高问题。甲醇原料来源广泛、资源有保障，当前可通过煤炭、农村秸秆、煤层气、化工废气为原料生产，今后还可利用风光能制氢与大气二氧化碳合成生产甲醇。因此，甲醇是较为可行的替代石油途径。

目前工业、窑炉所用燃料多为燃煤、燃油和燃气三大类。燃油作为液体燃料其成份性质与其加工的原油和加工方式相关，由其构成的C9-C18烃类和原油中的硫及其它多种杂质成分，这使得燃油在燃烧后产生烟道气氮氧化物、二氧化硫等大量大气污染物。醇基液体燃料虽然也可以作为燃料油的替代品，但其热值较低，而且部份理化性质与燃料油之间存在差距，导致其在工业领域的推广应用存在一定的难度。因此，如何提高醇基液体燃料的热值以拓展其在工业领域的推广应用是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种工业用改性甲醇燃料，以解决现有技术醇基液体燃料热值低、使用成本较高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种工业用改性甲醇燃料，按照重量份数包括如下原料：工业醇67～92份、改性剂2～4份以及热值剂6～30份；其中，所述工业醇按照质量百分数计算包括如下原料：甲醇88％～95％、乙醇4％～9％、丁醇1％～3％；

所述改性剂按照质量百分数计算包括如下原料：丙酸乙酯10％～59.8％、苯甲酸丁酯20％～40％、环己胺20％～40％、OPE-70.1％～5％、以及T-800.1％～5％；

所述热值剂按照质量百分数计算包括如下原料：溶剂油9％～40％、燃料油59.9％～90％、以及二茂铁0.1％～1.0％。

优选地，所述工业醇按照质量百分数计算包括如下原料：甲醇90％～94％、乙醇5％～8％、丁醇1％～2％。

优选地，所述改性剂按照质量百分数计算包括如下原料：丙酸乙酯25％～58％、苯甲酸丁酯20％～35％、环己胺20％～35％、OPE-70.1％～2.5％、以及T-800.1％～2.5％。

优选地，所述热值剂按照质量百分数计算包括如下原料：溶剂油14.7％～30％、燃料油69.9％～85％、以及二茂铁0.1％～0.3％。

优选地，所述甲醇选用百分比浓度不小于99％的工业甲醇，所述乙醇选用纯度为95％的工业酒精，所述丁醇选用百分比浓度为98％的工业正丁醇。

优选地，所述燃料油为2#燃料油。

优选地，所述溶剂油为120#溶剂油。

一种工业用改性甲醇燃料的制备方法，制备本发明所述工业用改性甲醇燃料，包括如下步骤：

1)工业醇成份调节：将所述工业醇按照工业醇质量配比进行调料；

2)制备改性剂：备好所述改性剂的原料，并将其加入反应釜中搅拌均匀，静置至少24小时后得到改性剂；

3)制备热值剂：备好所述热值剂的原料，并将其加入另一反应釜中搅拌均匀，静置至少24小时后得到热值剂；

4)制备工业用改性甲醇燃料：将步骤2)得到的改性剂与备好的工业醇放入反应釜中混合搅拌均匀，静置至少24小时后，再加入步骤3)制备得到的热值剂混合搅拌均匀，静置至少24小时后得到所述工业用改性甲醇燃料。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过向工业醇中添加改性剂和热值剂对工业醇进行改性，提升改性工业醇的热值，同时，改性剂可以降低工业醇在使用过程中对金属、橡胶的腐蚀作用，使改性工业醇对金属、橡胶的腐蚀作用与其他石化燃料相当，而且，改性剂还能提升工业醇的稳定性，特选几种醇、醚、酯等作为添加剂，使工业醇能够与热值剂相容结合得更好，长时间储存不会发生分层现象。

2、本发明采用分步法进行制备，安全可靠，操作方便，工艺流程简单，对设备要求不高，产品质量容易控制，适合大规模工业化生产。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明作进一步说明。

一、一种工业用改性甲醇燃料

工业用改性甲醇燃料按照重量份数包括如下原料：工业醇67～92份、改性剂2～4份以及热值剂6～30份。其中，所述工业醇按照质量百分数计算包括如下原料：甲醇88％～95％、乙醇4％～9％、丁醇1％～3％。所述改性剂按照质量百分数计算包括如下原料：丙酸乙酯10％～59.8％、苯甲酸丁酯20％～40％、环己胺20％～40％、OPE-70.1％～5％、以及T-800.1％～5％。所述热值剂按照质量百分数计算包括如下原料：溶剂油9％～40％、燃料油59.9％～90％、以及二茂铁0.1％～1.0％。其中，所述甲醇选用百分比浓度不小于99％的工业甲醇，所述乙醇选用纯度为95％的工业酒精，该工业酒精符合国标二级(GB/T394.1-2008)，所述丁醇选用百分比浓度为98％的工业正丁醇。OPE-7为C₁₂脂肪醇聚氧乙烯(7)醚，T-80为聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯，溶剂油为120#溶剂油，燃料油为2#燃料油。

目前，醇基燃料在作为工业、窑炉用燃料时，往往会与燃料油混合使用，通过提高醇基燃料的烃含量来提升醇基燃料的热值。但现有技术所使用的热值剂与工业醇的互溶效果并不好，也有采用加入乳化剂来提升其互溶性，然而这样的产品并不能长期保存，在储存一段时间后便会出现分层现象，这就导致产品必须在短时间内迅速用完，否则一旦出现分层的产品将无法使用。本发明结合实验和实际应用发现，选择丙酸乙酯、苯甲酸丁酯、环己胺、OPE-7和T-80作为改性剂，一方面可以提升工业醇的烃含量，另一方面在一定程度上可以提升工业醇的热值，但更重要的是，本发明选用的改性剂可以让工业醇与热值剂更好的互溶在一起，使工业用改性甲醇燃料更加稳定，即便长时间的储存也不会出现分层现象，这使得产品在运输过程中稳定性和安全性都更高，同时使用寿命也更长。

在具体实施时，所述工业醇按照质量百分数计算包括如下原料：甲醇90％～94％、乙醇5％～8％、丁醇1％～2％。其中，本发明所采用的甲醇、乙醇、丁醇除了选择厂家直接生产获得的，也可以选择回收精制后的工业醇，只要其百分比浓度不小于99％皆可。所述改性剂按照质量百分数计算包括如下原料：丙酸乙酯25％～58％、苯甲酸丁酯20％～35％、环己胺20％～35％、OPE-7 0.1％～2.5％、以及T-80 0.1％～2.5％。所述热值剂按照质量百分数计算包括如下原料：溶剂油14.7％～30％、燃料油69.9％～85％、以及二茂铁0.1％～0.3％。

实施例1

1、工业用改性甲醇燃料组分

按照重量份数计算包括如下原料：工业醇90份、改性剂2.5份和热值剂7.5份。其中，工业醇按照质量百分数计算包括如下原料：甲醇93％，乙醇6％，丁醇1％。

改性剂按照质量百分数计算包括如下原料：丙酸乙酯40％，苯甲酸丁酯30％，环已胺29％，OPE-7 0.5％，T-80 0.5％。

热值剂按照质量百分数计算包括如下原料：溶剂油25％、燃料油(2#)74.8％、二茂铁0.2％。其中，甲醇、乙醇和丁醇均选自符合条件的工业醇。

2、工业用改性甲醇燃料的制备方法

所述工业用改性甲醇燃料采用如下方法制备而成：

在具体实施时，将备好的原料加入反应釜中，利用泵使原料在管道中进行多次循环，从而达到混合均匀的效果。

实施例2

工业用改性甲醇燃料按照重量份数计算包括如下原料：工业醇67份、改性剂2份和热值剂16份。

其中，工业醇按照质量百分数计算包括如下原料：甲醇90％，乙醇7％，丁醇3％。

改性剂按照质量百分数计算包括如下原料：丙酸乙酯10％，苯甲酸丁酯40％，环已胺40％，OPE-75％，T-805％。

热值剂按照质量百分数计算包括如下原料：溶剂油9％、燃料油(2#)90％、二茂铁1％。

实施例2的制备方法与实施例1的制备方法相同，包括以下实施例均按照实施例1的方法制备。

实施例3

工业用改性甲醇燃料按照重量份数计算包括如下原料：工业醇68份、改性剂4份和热值剂30份。

其中，工业醇按照质量百分数计算包括如下原料：甲醇90％，乙醇8％，丁醇2％。

改性剂按照质量百分数计算包括如下原料：丙酸乙酯59.8％，苯甲酸丁酯20％，环已胺20％，OPE-70.1％，T-800.1％。

热值剂按照质量百分数计算包括如下原料：溶剂油40％、燃料油(2#)59.9％、二茂铁0.1％。

二、燃料性能对比

上述实施例进行锅炉燃烧，并根据国标GB13271-2014对其排放物进行检测，检测结果如下表：

表1

从表1可以看出，本发明所述工业用改性甲醇燃料在锅炉燃烧后，不会产生颗粒物、二氧化硫和汞及其化合物，产生的烟气是无色或者白色的，没有黑度，而且氮氧化物的产生量也远远低于燃煤、燃油和燃气锅炉，这表明本发明所述工业用改性甲醇燃料在应用过程中，其排放物完全满足国标要求，并具有优异的性能，特别是在环保方面，对环境良好，不会对环境产生过重的污染。

将实施例1～3应用于锅炉燃烧，与现有燃料用于锅炉燃烧后的排放物进行对比，具体如下表：

表2燃烧后排放物含量对比(单位：mg/m³)

从表2可以看出，与现有锅炉燃料天然气和煤相比，本发明实施例1～3燃烧后的排放物中，完全不含硫化物和颗粒物，氮氧化物的含量也出现了大幅度的下降，并且CO₂排放系数(每kg燃料燃烧后排放CO₂的量)也都远低于的天然气和煤，这说明如果采用本发明所述工业用改性甲醇作为燃料用于锅炉燃烧，对环境的不良影响远低于现有使用的化石燃料。

采用量热仪对实施例1～3和现有锅炉燃料天然气、煤的热值进行检测，同时对实施例1～3、天然气和煤的能耗性能进行对比，如下表：

表3燃料能耗及性能说明

普通甲醇的热值为1111kj/kg，而从表3中可以看出，经过本发明改性后的甲醇燃料其热值与未改性的甲醇相比有了大幅度的提升，热值虽然略低于天然气，但远高于煤。从每产生1吨蒸汽燃料的消耗量来看，实施例的消耗量远远低于煤，略高于天然气。在实际使用中，现有醇基燃料中由于醇与其他添加剂的互溶性较差，使得现有醇基燃料溶解性差，容易出现分层，使得燃料在燃烧时火焰容易出现熄灭现象，很不稳定，而本发明所述工业用改性甲醇燃料稳定性的很好，在使用过程中也不会出现分层现象，燃烧时火焰非常明亮稳定，并且本发明所述工业用改性甲醇燃料对管道系统的腐蚀性小，与普通燃料，如汽油、柴油相当，不会因腐蚀而使管道系统出现堵塞的现象。在实际使用时即便长时间储存，例如一年以上，本发明所述工业用改性甲醇燃料外观光泽度很好，仍然可以正常使用，没有出现分层现象。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种工业用改性甲醇燃料，其特征在于，按照重量份数包括如下原料：工业醇67~92份、改性剂2~4份以及热值剂6~30份；其中，所述工业醇按照质量百分数计算包括如下原料：甲醇88%~95%、乙醇4%~9%、丁醇1%~3%；

所述改性剂按照质量百分数计算包括如下原料：丙酸乙酯10%~59.8%、苯甲酸丁酯20%~40%、环己胺20%~40%、OPE-7 0.1%~5%、以及T-80 0.1%~5%；

所述热值剂按照质量百分数计算包括如下原料：溶剂油9%~40%、燃料油59.9%~90%、以及二茂铁0.1%~1.0%。

2.根据权利要求1所述工业用改性甲醇燃料，其特征在于，所述工业醇按照质量百分数计算包括如下原料：甲醇90%~94%、乙醇5%~8%、丁醇1%~2%。

3.根据权利要求1所述工业用改性甲醇燃料，其特征在于，所述改性剂按照质量百分数计算包括如下原料：丙酸乙酯25%~58%、苯甲酸丁酯20%~35%、环己胺20%~35%、OPE-7 0.1%~2.5%、以及T-80 0.1%~2.5%。

4.根据权利要求1所述工业用改性甲醇燃料，其特征在于，所述热值剂按照质量百分数计算包括如下原料：溶剂油14.7%~30%、燃料油69.9%~85%、以及二茂铁0.1%~0.3%。

5.根据权利要求1所述工业用改性甲醇燃料，其特征在于，所述甲醇选用百分比浓度不小于99%的工业甲醇，所述乙醇选用纯度为95%的工业酒精，所述丁醇选用百分比浓度为98%的工业正丁醇。

6.根据权利要求1所述工业用改性甲醇燃料，其特征在于，所述燃料油为2#燃料油。

7.根据权利要求1所述工业用改性甲醇燃料，其特征在于，所述溶剂油为120#溶剂油。

8.一种工业用改性甲醇燃料的制备方法，其特征在于，制备如权利要求1~7任一所述工业用改性甲醇燃料，包括如下步骤：

1）工业醇成份调节：将所述工业醇按照工业醇质量配比进行调料；

2）制备改性剂：备好所述改性剂的原料，并将其加入反应釜中搅拌均匀，静置至少24小时后得到改性剂；

3）制备热值剂：备好所述热值剂的原料，并将其加入另一反应釜中搅拌均匀，静置至少24小时后得到热值剂；

4）制备工业用改性甲醇燃料：将步骤2）得到的改性剂与备好的工业醇放入反应釜中混合搅拌均匀，静置至少24小时后，再加入步骤3）制备得到的热值剂混合搅拌均匀，静置至少24小时后得到所述工业用改性甲醇燃料。