CN116554935A - 一种裂解液清洁能源燃料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种裂解液清洁能源燃料及其制备方法，所述裂解液清洁能源燃料，由以下重量百分比的组份制备而成：油60％‑70％，燃油重组剂1％‑1.5％，水20％‑35％，醇2‑15％，杀菌剂0.01％‑0.03％，所述燃油重组剂由以下重量百分比的组份混合而成：表面活性剂45‑50％，溶剂油20％，乳化剂26％，脱硫剂1‑2％，裂解剂1.6‑2％，抗氧化剂1.4‑5％。制备方法为：室温下，将所述油加入高速剪切搅拌罐中，加入燃油重组剂，搅拌分散后静置，反应；加入水和醇，反应5分钟，再由慢渐快搅拌30分钟；加入杀菌剂，充分搅拌。该燃料成本低、稳定、环保、燃烧充分、热效率高。
Description
技术领域
本发明涉及清洁能源燃料领域，特别是涉及一种裂解液清洁能源燃料及其制备方法。
背景技术
伴随着政策、技术和渠道逐步成熟，新型清洁燃料制造产业进入了一个全新的发展高峰时期，因此我国清洁能源消费市场潜力巨大，但在技术方面存在以下问题：
1、添加剂成本高，性价比差；
2、油、水及醇乳化后稳定性差，易分层、易氧化；
3、油、水和醇的配比不合理，热效率低；
4、乳化后在燃烧器中无法充分燃烧；
5、在应用领域内达到国家排放要求洁净燃烧效果；
6、生产产量受工艺流程的制约。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种性价比高、稳定性强、热效率提升的裂解液清洁能源燃料。
本发明的另一目的是提供一种上述裂解液清洁能源燃料的制备方法。
为此，本发明采用以下技术方案：
一种裂解液清洁能源燃料，由以下重量百分比的组份制备而成：
其中，所述燃油重组剂由以下重量百分比的组份组成：
优选的是，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯AEO3、司盘-80和一乙醇胺；所述溶剂油为太古油或正戊醇；所述乳化剂为棕榈油酸或米糠油酸；所述脱硫剂为氧化钙；所述裂解剂为环烷酸锌；所述抗氧化剂为二丁基羟基甲苯。
优选的是，所述杀菌剂为苯并三氮唑；所述醇为甲醇或正丁醇。
其中所述的油可以是轮胎油、乙烯焦油、锅炉燃料油、沥青油、成品油、废油或黑柴，油的低位发热量为8500-11000大卡/公斤。
所述水可以是淡水、海水或污水。
在本发明的一个实施例中，所述燃油重组剂由15wt％的脂肪醇聚氧乙烯AEO3、25wt％的司盘-80、10wt％的一乙醇胺、20wt％的太古油、26wt％的棕榈油酸、1wt％的氧化钙、1.6wt％的环烷酸锌、1.4wt％的二丁基羟基甲苯组成。
在本发明的另一实施例中，所述燃油重组剂由25wt％的脂肪醇聚氧乙烯AEO3、15wt％的司盘-80、8wt％的一乙醇胺、20wt％的正戊醇、26wt％的米糠油酸、2wt％的氧化钙、1.6wt％的环烷酸锌、2.4wt％的二丁基羟基甲苯按百分比组成。
在本发明的又一实施例中，所述燃油重组剂由22wt％的脂肪醇聚氧乙烯AEO3、10wt％的司盘-80、13wt％的一乙醇胺、20wt％的正戊醇、13wt％的米糠油酸、13wt％的棕榈油酸、2wt％的氧化钙、2wt％的环烷酸锌、5wt％的二丁基羟基甲苯按百分比组成。
上述裂解液清洁能源燃料的制备方法，包括以下步骤：
S1，室温下，将所述的油加入高速剪切搅拌罐中，加入所述燃油重组剂，搅拌分散后静置10-30分钟，使其反应；
S2，加入所述的水和醇，反应5分钟，再以1000-2800转/分的转速由慢渐快搅拌30分钟；
S3，加入所述杀菌剂，充分搅拌均匀，得到裂解液清洁能源燃料。
本发明的裂解液清洁能源燃料的燃烧原理如下：
裂解液清洁能源燃料燃烧主要通过物理作用和化学反应进行，即所谓“微爆”作用。油包水型分子基团，油是连续相，水是分散相。由于油的沸点比水高，受热后水总是先达到沸点而蒸发。当油滴中的压力超过油的表面张力及环境压力之和时，水蒸气将冲破油膜的阻力使油滴发生爆炸，形成更细小的油滴，这就是微爆或二次雾化燃烧。爆炸后的细小油滴与空气更加充分混合，油液燃烧的更完全，使燃烧器达到节能效果。化学作用即水煤气反应。在高温条件下，部分水分子与未完全燃烧的炽热的炭粒发生水煤气反应，形成可燃性气体，反应式如下：
C+H2O＝CO+H2 C+2H2O＝CO2+2H2
CO+H2O＝CO2+H2 2H2+O2＝2H2O
上述反应过程减少了火焰中的炭粒生成，改善了燃烧状况，提高了油的燃烧效率。在缺氧条件下，燃料中由于高温裂解产生的碳粒子，能与水蒸气反应生成CO和H2，使碳粒子能充分燃烧，提高了燃烧率，降低了排烟中的烟尘含量，另一方面，由于水的蒸发作用，均衡了燃烧时的温度场，从而抑制了NOx的形成。通过上述的微爆及水煤气反应，洁净燃料可获得安全保障、减少大气污染和节约能源的多重效果。
燃料燃烧过程中，其能量转换效率受“卡诺循环”的限制，水煤浆燃料能量转换效率理论值高达50％～70％，实际使用效率是普通燃料的10％以上。而传统能源能量转换的效率大约是：核能为30～33％、天然气为30～40％、煤为30～38％、油为34～40％。
本发明的水煤浆燃料本身有大量能量释放，在燃烧中会促使热辅射性提高、热传递性更快，在物体吸热及传热效率提高后，从而物体受热面吸收性提升，使排烟温度及烟气流速明显降低，即热损失降低和转换效率得到了提升。
本发明的裂解液清洁能源燃料的脱硫方法及原理如下：
生石灰(CaO)吸收硫燃烧生成的SO2：CaO+SO2＝CaSO3，
CaSO3不稳定，被氧气氧化成CaSO4：2CaSO3+O2＝2CaSO4。
上述过程即“钙基固硫”的过程。
本发明的裂解液清洁能源燃料是以油、醇类和水为主要原料，加入添加剂和燃油重组剂经过专业设备和特殊工艺加工而成，达到了燃料燃烧协同效应。该燃料热值范围6000-10000大卡/千克，可以满足各类民用灶具、餐饮灶具、锅炉、窑炉对热值的要求。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明中，表面活性剂由脂肪醇聚氧乙烯AEO3、一乙醇胺和司盘-80组成，通过合理的配比，使油、醇、水有效乳化，并保持三年以上互溶稳定效果。
2.本发明中，溶剂油采用太古油或正戊醇，能够滲透到混合物内部，增加三相平衡；
3.本发明中，选用皂化值为190-200mgKOH/g的棕榈油酸、米糠油酸为乳化剂，具有良好的助乳性能，能将水、油及醇混合在一起形成稳定的乳液，这是因为油酸分子的一端亲水性较强，可以与水分子相互作用，另一端则亲油性较强，可以与油分子相互作用。这种分子结构使得油酸可以在水和油之间形成一层薄膜，将它们稳定地混合在一起。
4.本发明采用的脱硫剂为氧化钙(CaO)，氧化钙在高温下分解，与硫燃烧生成的SO2反应，形成“钙基固硫”过程，达到脱硫目的。
5.本发明的燃油重组剂中的裂解剂环烷酸锌在燃烧高温环境中使水产生裂解并参与燃烧，促使燃烧速率提升，燃烧更充分。
6.因乳液在运输和使用过程中会与金属接触，破坏稳定性，因此在重组剂中增加了抗氧化剂二丁基羟基甲苯，防止其氧化。
7.本发明中，添加剂的成本低、性价比高；油、水和醇的配比合理，提高了热效率。
8.本发明的主要原料甲醇具有极高的含氧量比例，能够带动油成分得到充分燃烧，有效减少油燃烧物中颗粒物的排放，有效控制污染排放问题。该燃料可在各应用领域内达到国家排放要求、实现洁净燃烧。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种裂解液清洁能源燃料，由以下重量百分比的组份制备而成：
上述的燃油重组剂由15wt％的脂肪醇聚氧乙烯AEO3、25wt％的司盘-80、10wt％的一乙醇胺、20wt％的太古油、26wt％的植物油酸、1wt％的氧化钙、1.6wt％的环烷酸锌、1.4wt％的二丁基羟基甲苯混合而成。
上述裂解液清洁能源燃料的制备方法包括以下步骤：
S1，室温下，将所述的轮胎油加入高速剪切搅拌罐中，加入所述燃油重组剂，搅拌分散后静置10分钟，使其反应；
S2，加入所述的淡水，再加入所述甲醇，反应5分钟，再以1000-2800转/分的转速由慢渐快搅拌30分钟；
S3，加入杀菌剂苯并三氮唑，充分搅拌均匀，得到裂解液清洁能源燃料。
经检测，上述裂解液清洁能源燃料的pH为7，密度为0.94g/cm3，闪点为65摄氏度。
该方法制备的裂解液清洁能源燃料在蒸汽锅炉中投入使用时，蒸汽压力为7kg，吨蒸汽消耗裂解液清洁能源燃料70公斤。同等条件下使用天然气时，蒸汽压力在7kg，吨蒸汽消耗天然气85立方，天然气的热值为8500kcal/m3，因此吨蒸汽需要热能为722500kcal，则裂解液清洁能源燃料的热值为722500kcal/70kg＝10321kcal/kg。工业使用天然气价格为4.5元/立方，则吨蒸汽所需天然气的成本为382.5元；裂解液清洁能源燃料的价格为4.3元/公斤，则吨蒸汽消耗的裂解液清洁能源燃料成本为301元，裂解液清洁能源燃料比天然气消耗成本下降了21.3％。
上述裂解液清洁能源燃料在蒸汽锅炉中投入使用时，火焰温度为1300摄氏度，燃烧安全稳定，燃烧无烟，无刺激性气味。尾气排放检测数据指标如下：
含氧量(％)：5；
一氧化碳(mg/cm3)：10；
二氧化碳(mg/cm3)：11；
二氧化硫(mg/cm3)：9；
氮氧化合物(mg/cm3)：28；
排烟温度：90摄氏度；
林格曼黑度：≤1。
实施例2
一种裂解液清洁能源燃料，由以下重量百分比的组份制备而成：
上述燃油重组剂由25wt％的脂肪醇聚氧乙烯AEO3、15wt％的司盘-80、8wt％的一乙醇胺、20wt％的正戊醇、26wt％的米糠油酸、2wt％的氧化钙、1.6wt％的环烷酸锌、2.4wt％的二丁基羟基甲苯按百分比混合而成。
上述裂解液清洁能源燃料的制备方法包括以下步骤：
S1，室温下，将所述的油加入高速剪切搅拌罐中，加入所述燃油重组剂，搅拌分散后静置10分钟，使其反应；
S2，加入所述的淡水，再依次加入所述甲醇，反应5分钟，再以1000-2800转/分的转速由慢渐快搅拌30分钟；
S3，加入杀菌剂，充分搅拌均匀，得到裂解液清洁能源燃料。
经检测，上述裂解液清洁能源燃料的pH为8，密度为0.96g/cm3，闪点为70摄氏度。
该方法制备的裂解液清洁能源燃料在蒸汽锅炉中投入使用时，蒸汽压力为7kg，吨蒸汽消耗裂解液清洁能源燃料75公斤。同等条件下使用天然气时，蒸汽压力在7kg，吨蒸汽消耗天然气85立方，天然气的热值为8500kcal/m3，因此吨蒸汽需要热能为722500kcal，则裂解液清洁能源燃料的热值为722500kcal/75kg＝9633kcal/kg。工业使用天然气价格为4.5元/立方，则吨蒸汽所需天然气的成本为382.5元，裂解液清洁能源燃料价格为4元/公斤，则吨蒸汽消耗的的裂解液清洁能源燃料成本为300元，裂解液清洁能源燃料比天然气消耗成本下降了21.57％。
上述裂解液清洁能源燃料在蒸汽锅炉中投入使用时，火焰温度为1260摄氏度，由于加入的甲醇和正丁醇量增加，促使燃烧更加充分，燃烧无烟、无刺激性气味。尾气排放检测数据指标如下：
含氧量(％)：5；
一氧化碳(mg/cm3)：5；
二氧化碳(mg/cm3)：8；
二氧化硫(mg/cm3)：5；
氮氧化合物(mg/cm3)：21；
排烟温度：88摄氏度；
林格曼黑度：≤1。
实施例3
一种裂解液清洁能源燃料，由以下重量百分比的组份制备而成：
上述燃油节省剂由所述燃油重组剂由22wt％的脂肪醇聚氧乙烯AEO3、10wt％的司盘-80、13wt％的一乙醇胺、20wt％的正戊醇、13wt％的米糠油酸、13wt％的棕榈油酸、2wt％的氧化钙、2wt％的环烷酸锌、5wt％的二丁基羟基甲苯混合而成。
上述裂解液清洁能源燃料的制备方法，包括以下步骤：
S1，室温下，将所述的植物沥青、废齿轮油和黑柴依次加入高速剪切搅拌罐中，加入所述燃油重组剂，搅拌分散后静置10分钟，使其充分反应；
S2，加入所述的海水和正丁醇，反应5分钟，再以1000-2800转/分的转速由慢渐快搅拌30分钟；
S3，加入杀菌剂苯并三氮唑，充分搅拌均匀5分钟后，得到裂解液清洁能源燃料。
经检测，上述裂解液清洁能源燃料的pH为8，密度为0.98g/cm3，闪点为85摄氏度。
该方法制备的裂解液清洁能源燃料在蒸汽锅炉中投入使用时，蒸汽压力在7kg，吨蒸汽消耗裂解液清洁能源燃料73公斤。同等条件下使用天然气，蒸汽压力在7kg，吨蒸汽消耗天然气85立方，天然气的热值为8500kcal/m3，因此吨蒸汽需要热能722500kcal，则裂解液清洁能源燃料722500kcal/73kg＝9897kcal/kg。工业使用天然气价格为4.5元/立方，则吨蒸汽所需天然气的成本为382.5元。本实施例因使用植物沥青、废齿轮油做为原材料，使裂解液清洁能源燃料成本大大降低，综合价格下降3.2元/公斤，吨蒸汽消耗的裂解液清洁能源燃料成本为233.6元，裂解液清洁能源燃料比天然气消耗成本下降了38.9％。
上述裂解液清洁能源燃料在蒸汽锅炉中投入使用时，火焰温度：1300摄氏度，因这加入甲醇和正丁醇量增加，燃烧无烟、无刺激性气味。尾气排放检测数据指标如下：
含氧量(％)：6；
一氧化碳(mg/cm3)：15；
二氧化碳(mg/cm3)：12；
二氧化硫(mg/cm3)：15；
氮氧化合物(mg/cm3)：30；
排烟温度：95摄氏度；
林格曼黑度：≤1。
Claims (10)
1.一种裂解液清洁能源燃料，其特征在于由以下重量百分比的组份制备而成：
其中，所述燃油重组剂由以下重量百分比的组份组成：
2.根据权利要求1所述的裂解液清洁能源燃料，其特征在于：所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯AEO3、司盘-80和一乙醇胺；所述溶剂油为太古油或正戊醇；所述乳化剂为棕榈油酸或米糠油酸。
3.根据权利要求1所述的裂解液清洁能源燃料，其特征在于：所述脱硫剂为氧化钙；所述裂解剂为环烷酸锌；所述抗氧化剂为二丁基羟基甲苯。
4.根据权利要求1所述的裂解液清洁能源燃料，其特征在于：所述杀菌剂为苯并三氮唑；所述醇为甲醇或正丁醇。
5.根据权利要求1所述的裂解液清洁能源燃料，其特征在于：所述油为轮胎油、乙烯焦油、锅炉燃料油、沥青油、成品油、废油或黑柴，油的低位发热量为8500-11000大卡/公斤。
6.根据权利要求1所述的裂解液清洁能源燃料，其特征在于：所述水为淡水、海水或污水。
7.根据权利要求1所述的裂解液清洁能源燃料，其特征在于：所述燃油重组剂由15wt％的脂肪醇聚氧乙烯AEO3、25wt％的司盘-80、10wt％的一乙醇胺、20wt％的太古油、26wt％的棕榈油酸、1wt％的氧化钙、1.6wt％的环烷酸锌、1.4wt％的二丁基羟基甲苯组成。
8.根据权利要求1所述的裂解液清洁能源燃料，其特征在于：所述燃油重组剂由25wt％的脂肪醇聚氧乙烯AEO3、15wt％的司盘-80、8wt％的一乙醇胺、20wt％的正戊醇、26wt％的米糠油酸、2wt％的氧化钙、1.6wt％的环烷酸锌、2.4wt％的二丁基羟基甲苯组成。
9.根据权利要求1所述的裂解液清洁能源燃料，其特征在于：所述燃油重组剂由22wt％的脂肪醇聚氧乙烯AEO3、10wt％的司盘-80、13wt％的一乙醇胺、20wt％的正戊醇、13wt％的米糠油酸、13wt％的棕榈油酸、2wt％的氧化钙、2wt％的环烷酸锌、5wt％的二丁基羟基甲苯组成。
10.如权利要求1-9中任一项所述的裂解液清洁能源燃料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
S1，室温下，将所述的油加入高速剪切搅拌罐中，加入所述燃油重组剂，搅拌分散后静置10-30分钟，使其反应；
S2，加入所述的水和醇，反应5分钟，再以1000-2800转/分的转速由慢渐快搅拌30分钟；
S3，加入所述杀菌剂，充分搅拌均匀，得到裂解液清洁能源燃料。
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