CN114644948A - 一种醇基燃料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种醇基燃料及其制备方法，它由甲醇、乙醇、燃烧稳定剂、氢氧化钠、石油醚、甘油、异丙基过氧化氢、硝酸钾、聚乙烯吡咯烷酮及二氧化锰为原料混合而成，甲醇：50‑80份，乙醇：10‑20份，燃烧稳定剂：5‑10份，氢氧化钠：1‑3份，石油醚：5‑8份，甘油：2‑10份，异丙基过氧化氢：1‑3份，硝酸钾：0.5‑1份，聚乙烯吡咯烷酮：0.3‑0.5份，二氧化锰0.1‑0.3份。其中通过在醇基燃料中添加燃烧稳定剂，使得醇基燃料的火焰温度和燃烧热值更为稳定。

Description

一种醇基燃料及其制备方法

技术领域

本发明属于能源领域，具体涉及一种醇基燃料及其制备方法。

背景技术

如今是石油能源危机的时代，石油危机直接的后果是液化气、柴油的价 格上涨和资源下降。而另一种燃料天燃气又因其铺设管道费用昂贵而不能大范围的供应，这样就势必造成了醇基燃料等新兴能源的发展空间。

醇基燃料是以醇类物质( 甲醇CH3OH、乙醇C2H5OH、丁醇C4H9OH 等) 为主体配制的燃料总称，是按特定工艺配方勾兑而成的一种液体燃料，成分复杂。它具有清洁、经济等优势，在餐饮、酒店等行业广泛应用。

醇基燃料由于本身含氧，燃烧时需氧量较少。当其燃烧充分时，烟气中不含有碳粒，主要产物为二氧化碳和水。醇基燃料硫含量极低，燃烧后烟气中硫化物浓度也极低。因此，醇基燃料被认为是仅次于氢气的最清洁的燃料之一。

醇基燃料尽管环保清洁，但是作为工业和生活燃料存在很对缺点，例如一个很重的方面，燃烧稳定性，醇基燃料燃烧不稳定在表观上包括两个方面，第一火焰温度不稳定，第二产生的热值不稳定。由于燃烧不稳定，不但在燃烧过程中结碳从而堵塞气孔和炉头，而且导致醇基燃料燃烧的热值变低低， 燃烧能耗高，推广空间十分有限。尽管存在诸多缺陷，但是随着环保要求的进一步提高，针对醇基燃料的研究一直是可替代能源的热点之一。

如中国专利CN106189393 A公开的一种原料来源广泛、生产工艺简单的高热值多聚物、高热值醇基燃料及其制备方法。本发明的高热值多聚物，将65wt％～75wt％的碳五或环戊二烯和25wt％～35wt％的油脂在反应釜中加入催化剂进行聚合、异构化反应后得到，反应温度为150～250摄氏度，反应时间为3～6小时。本发明的高热值多聚物，以天然油脂和碳五为主要成分，通过加成反应、聚合反应等缩聚生成多种异构体的多聚体混合物，聚合机理比较复杂，在共扼和非共扼不饱和脂肪酸及碳五双键之间，发生加成反应及聚合反应，生成具有较高炭氢比的多聚体产物，可避免结焦和系统故障；并且其热值比原料原有的热值高2～4倍。该专利所关注的是热值问题，通过多聚体的聚合反应产生高热值。

如中国专利CN110982562 A公开的公开了一种高性能醇基燃料，该燃料由如下重量份原料制成：醇70～85份，表面活性剂5～10份，水10～20份。表面活性剂中的羟丙基甲基纤维素对醇基燃料改性复配，使得醇溶液不挥发，稳定性高，提高了燃料闪点、燃烧工况，提高了储存、运输环境的安全系数；同时，以质量百分含量高的低碳醇为原料，降低了燃料燃烧后的二次污染。该专利关注的是醇基燃料的闪点问题，通过改性复配提高醇基燃料的闪点。

中国专利CN111057594A公开了一种醇基燃料添加剂的制备方法，上述添加剂中包括5-烷氧基甲基糠醛醚及其醚酯的混合物，包括：提供葡萄糖与低碳醇在不完全脱水状态下进行催化反应制备5-烷氧基甲基糠醛醚，上述不完全脱水状态是指反应体系中包括1-10wt％的纯化水，上述催化用催化剂中包括磺酸基负载碳微球固体；提供上述催化反应产物的再酰化反应，得到上述醚及其醚酯的混合物；以及，上述醚及其醚酯的混合物与其他有效成分和液体载体的复配混合。本发明的制备方法能降低反应体系中副产物的生成量，提升反应选择性，使得中间产物的产率和转化率得到提升，进而提高目标产物的产率，以及体系中的原料利用率，降低了生产成本和损耗。该专利所关注的醇基燃料的产率和存储稳定性。

发明内容

本申请所要解决的技术问题在于如何提供一种能够提供稳定热值和稳定的火焰温度的醇基燃料及其制备方法。

为解决上述技术问题， 同时为了有效地降低生产成本，本申请的发明人对可以提供燃烧稳定的醇基燃料组分经过长时间的研究和筛选，经过大量的试验，发现在醇基燃料中引入端氨基多羟基化合物和β-二酮类单体作为燃烧稳定剂，能够有效提高醇基燃料的燃烧稳定性，尤其是燃烧热值和火焰温度。

本发明的技术方案如下：一种醇基燃料，由甲醇、乙醇、燃烧稳定剂、氢氧化钠、石油醚、甘油、异丙基过氧化氢、硝酸钾、聚乙烯吡咯烷酮及二氧化锰为原料混合而成，其重量配比如下：

甲醇：50-80份

乙醇：10-20份

燃烧稳定剂： 5-10份

氢氧化钠：1-3份

石油醚：5-8份

甘油：2-10份

异丙基过氧化氢：1-3份

硝酸钾：0.5-1份

聚乙烯吡咯烷酮：0.3-0.5份

二氧化锰 0.1-0.3份。

作为本发明优选的实施方式，燃烧稳定剂为端氨基多羟基化合物和β-二酮类单体的混合物。

端氨基多羟基化合物为三羟甲基氨基甲烷、三羟乙基氨基甲烷或羟甲基二羟乙基氨基甲烷中任意一种或者其混合物。β-二酮类单体为2-噻吩甲酰三氟丙酮。

端氨基多羟基化合物和β-二酮类单体的重量比例为1：4-8，优选为1:4。

本发明醇基燃料的制备方法，步骤如下：

1）称取甲醇、乙醇、石油醚、氢氧化钠、二氧化锰，混合搅拌5-10h，获得混合液A；

2）称取甘油、硝酸钾、异丙基过氧化氢、聚乙烯吡咯烷酮、燃烧稳定剂混合搅拌4-8h，获得混合液B；

3）将混合液B加入至混合液A中，混合搅拌2-3h，静置2h，获得本发明醇基燃料。

本发明还涉及一种提高醇基燃料燃烧稳定性的方法，具体包括如下步骤：

1）称取甲醇、乙醇、石油醚、氢氧化钠、二氧化锰，混合搅拌5-10h，获得混合液A；

2）称取甘油、硝酸钾、，异丙基过氧化氢、聚乙烯吡咯烷酮、燃烧稳定剂混合搅拌4-8h，获得混合液B；

3）将混合液B加入至混合液A中，混合搅拌2-3h，静置2h，获得本发明醇基燃料。

其中所述燃烧稳定剂为端氨基多羟基化合物和β-二酮类单体的混合物。

本发明还涉及一种提高醇基燃料燃烧稳定的方法，具体步骤如下：

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的醇基燃料，燃烧性能较为稳定，可以同时使得火焰温度和热值保持在稳定范围内。使得醇基燃料的应用范围不至于受限。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中,

图1 实施例3-7、对比例1-5、对比例6-10的火焰温度稳定性对比图。

图2 实施例3-7、对比例1-5、对比例6-10的燃烧热值稳定性对比图。

实施例1

一种醇基燃料，由以下按照重量份的原料组成：甲醇80份、乙醇20份、燃烧稳定剂10份、氢氧化钠3份、石油醚8份、甘油10份、硝酸钾1份、异丙基过氧化氢3份、聚乙烯吡咯烷酮0.5份、二氧化锰0.3份，其中燃烧稳定剂为三羟甲基氨基甲烷和2-噻吩甲酰三氟丙酮，比例为1:4。

本实施例中所述锅炉用高性能醇基燃料的制备方法，步骤如下：

1）称取甲醇、乙醇、石油醚、氢氧化钠、二氧化锰，混合搅拌5h，获得混合液A；

2）称取甘油、硝酸钾、，异丙基过氧化氢、聚乙烯吡咯烷酮、燃烧稳定剂混合搅拌8h，获得混合液B；

3）将混合液B加入至混合液A中，混合搅拌3h，静置2h，获得本发明醇基燃料。

实施例2

一种醇基燃料，由以下按照重量份的原料组成：甲醇60份、乙醇10份、燃烧稳定剂5份、氢氧化钠1份、石油醚5份、甘油5份、硝酸钾0.5份、异丙基过氧化氢1份、聚乙烯吡咯烷酮0.3份、二氧化锰0.1份，其中燃烧稳定剂为三羟甲基氨基甲烷和2-噻吩甲酰三氟丙酮，比例为1:6。

本实施例中所述锅炉用高性能醇基燃料的制备方法，步骤如下：

1）称取甲醇、乙醇、石油醚、氢氧化钠、二氧化锰，混合搅拌5h，获得混合液A；

2）称取甘油、硝酸钾、，异丙基过氧化氢、聚乙烯吡咯烷酮、燃烧稳定剂混合搅拌8h，获得混合液B；

3）将混合液B加入至混合液A中，混合搅拌3h，静置2h，获得本发明醇基燃料。

实施例3

一种醇基燃料，由以下按照重量份的原料组成：甲醇70份、乙醇16份、燃烧稳定剂8份、氢氧化钠2份、石油醚6份、甘油7份、硝酸钾0.6份、异丙基过氧化氢2份、聚乙烯吡咯烷酮0.4份、二氧化锰0.2份，其中燃烧稳定剂为三羟甲基氨基甲烷和2-噻吩甲酰三氟丙酮，比例为1:8。

本实施例中所述锅炉用高性能醇基燃料的制备方法，步骤如下：

1）称取甲醇、乙醇、石油醚、氢氧化钠、二氧化锰，混合搅拌5h，获得混合液A；

2）称取甘油、硝酸钾、，异丙基过氧化氢、聚乙烯吡咯烷酮、燃烧稳定剂混合搅拌8h，获得混合液B；

3）将混合液B加入至混合液A中，混合搅拌3h，静置2h，获得本发明醇基燃料。

实施例4-7

实施例4-7原料组成和制备方法与实施例3相同。

将实施例3-7制得的醇基燃料，点火燃烧，燃烧时间按着实施例3-7顺序分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5小时时，测得实施例3-7醇基燃料的火焰温度，具体参见表1，并在上述时间点随机秤取该实施例的醇基燃料测量其热值，具体参见表2。

对比例1-5

一种醇基燃料，由以下按照重量份的原料组成：甲醇70份、乙醇16份、燃烧稳定剂8份、氢氧化钠2份、石油醚6份、甘油7份、硝酸钾0.6份、异丙基过氧化氢2份、聚乙烯吡咯烷酮0.4份、二氧化锰0.2份，其中燃烧稳定剂为脂肪醇据氧乙烯醚。

本实施例中所述锅炉用高性能醇基燃料的制备方法，步骤如下：

1）称取甲醇、乙醇、石油醚、氢氧化钠、二氧化锰，混合搅拌5h，获得混合液A；

2）称取甘油、硝酸钾、，异丙基过氧化氢、聚乙烯吡咯烷酮、燃烧稳定剂混合搅拌8h，获得混合液B；

3）将混合液B加入至混合液A中，混合搅拌3h，静置2h，获得本发明醇基燃料。

将对比例制得的醇基燃料，点火燃烧，燃烧时间按着对比例1-5分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5小时时，测得其火焰温度，具体参见表1，并在上述时间点随机秤取该实施例的醇基燃料测量其热值，具体参见表2。

对比例6-10

一种醇基燃料，由以下按照重量份的原料组成：甲醇70份、乙醇16份、燃烧稳定剂8份、氢氧化钠2份、石油醚6份、甘油7份、硝酸钾0.6份、异丙基过氧化氢2份、聚乙烯吡咯烷酮0.4份、二氧化锰0.2份，其中燃烧稳定剂为异丁胺。

本实施例中所述锅炉用高性能醇基燃料的制备方法，步骤如下：

1）称取甲醇、乙醇、石油醚、氢氧化钠、二氧化锰，混合搅拌5h，获得混合液A；

2）称取甘油、硝酸钾、，异丙基过氧化氢、聚乙烯吡咯烷酮、燃烧稳定剂混合搅拌8h，获得混合液B；

3）将混合液B加入至混合液A中，混合搅拌3h，静置2h，获得本发明醇基燃料。

将对比例制得的醇基燃料，点火燃烧，燃烧时间按着对比例6-10分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5小时时，测得其火焰温度，具体参见表1，并在上述时间点随机秤取该实施例的醇基燃料测量其热值，具体参见表2。

表1实施例和对比例火焰温度

表1和图1中可以确定，实施例3-7采用了三羟甲基氨基甲烷和2-噻吩甲酰三氟丙酮作为燃烧稳定剂，其火焰温度比脂肪醇聚氧乙烯醚和异丁胺作为稳定剂更为稳定。

表2实施例和对比例热值

从表2和图2中可以确定，实施例3-7采用了三羟甲基氨基甲烷和2-噻吩甲酰三氟丙酮作为燃烧稳定剂，其热值比脂肪醇聚氧乙烯醚和异丁胺作为稳定剂更为稳定。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种醇基燃料，其特征在于：由甲醇、乙醇、燃烧稳定剂、氢氧化钠、石油醚、甘油、异丙基过氧化氢、硝酸钾、聚乙烯吡咯烷酮及二氧化锰为原料混合而成，其重量配比如下：

甲醇：50-80份

乙醇：10-20份

燃烧稳定剂： 5-10份

氢氧化钠：1-3份

石油醚：5-8份

甘油：2-10份

异丙基过氧化氢：1-3份

硝酸钾：0.5-1份

聚乙烯吡咯烷酮：0.3-0.5份

二氧化锰 0.1-0.3份。

2.根据权利要1所述的醇基燃料，其特征在于：其中所述的燃烧稳定剂为端氨基多羟基化合物和β-二酮类单体的混合物。

3.根据权利要2所述的醇基燃料，其特征在于：其中所述的端氨基多羟基化合物为三羟甲基氨基甲烷、三羟乙基氨基甲烷或羟甲基二羟乙基氨基甲烷中任意一种或者两种以上混合物。

4.根据权利要2所述的醇基燃料，其特征在于：其中所述的β-二酮类单体为2-噻吩甲酰三氟丙酮。

5.根据权利要求2所述的醇基燃料，其特征在于：端氨基多羟基化合物和β-二酮类单体的重量比例为1：4-8，优选为1:4。

6.根据权利要求1所述的醇基燃料的制备方法，其特征在于：步骤如下：

1）称取甲醇、乙醇、石油醚、氢氧化钠、二氧化锰，混合搅拌5-10h，获得混合液A；

2）称取甘油、硝酸钾、，异丙基过氧化氢、聚乙烯吡咯烷酮、燃烧稳定剂混合搅拌4-8h，获得混合液B；

3）将混合液B加入至混合液A中，混合搅拌2-3h，静置2h，获得本发明醇基燃料。

7.一种提高醇基燃料燃烧稳定性的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

1）称取甲醇、乙醇、石油醚、氢氧化钠、二氧化锰，混合搅拌5-10h，获得混合液A；

2）称取甘油、硝酸钾、，异丙基过氧化氢、聚乙烯吡咯烷酮、燃烧稳定剂混合搅拌4-8h，获得混合液B；

3）将混合液B加入至混合液A中，混合搅拌2-3h，静置2h，获得本发明醇基燃料。

8.其中所述燃烧稳定剂为端氨基多羟基化合物和β-二酮类单体的混合物。

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