CN1948443A - 一种替代柴油的燃料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柴油替代燃料，其含有甲醇、柴油、助燃剂、增效剂，所用甲醇、柴油、助燃剂和增效剂的重量份数比例优选为50－95∶5－10∶0.2－1∶0.2－0.7。本发明的柴油替代燃料优选还含有选自促溶剂、减碳剂、克烟剂、祛味剂、清洁剂、降噪剂和防冻剂等助剂中的一种或多种。本发明的柴油替代燃料，其燃烧热值高，成本低，对环境没有污染。而且使用本发明柴油替代燃料时，对柴油机和线路不需进行任何修改或改装，而可以直接使用，并且稳定性能良好。
Description
技术领域
本发明涉及燃油燃料领域，尤其涉及柴油的替代燃料及其制备方法和应用。
背景技术
柴油是常见燃料，广泛用于各行业，如发电厂、窑炉、柴油机车、轮船及各类柴油机等。柴油是脂肪族类烃化合物的混合物，一般含有氮、硫等杂质，因此燃烧时会产生氮氧化物和硫氧化物等对环境有害的污染物，因此对于柴油尾气需要进行处理，但处理过程一般花费加大，而且处理后的尾气仍然含有一定量的氮氧化物和硫氧化物。
随着能源的日益开发利用，能源储备日益紧缩，柴油价格日益提高。为了缓解能源危机，开发柴油的替代燃料迫在眉睫。目前，已经有关于柴油替代燃料的报道，例如生物柴油。所谓生物柴油是指植物油与甲醇进行酯交换制得的脂肪酸甲酯，是一种洁净的生物燃料，也称之为″再生燃油″。而制造生物柴油的途径主要有三条：一是利用食用油生产生物柴油；二是利用甘蔗渣发酵生产柴油；三是利用″工程微藻″生产柴油。无论如何，制造生物柴油都需要长链脂肪酸甘油酯与甲醇进行酯交换反应，因此工序较为复杂，工艺条件要求高，而且成本高。此外，所得生物柴油一般品质并不十分理想，经常不能达到直接用于发动机的要求。
因此寻求其他的柴油替代燃料十分必要。
甲醇是一种有机试剂，其价格便宜，燃烧热值高，因此很多研究者都希望从甲醇制备燃油的替代燃料。例如，申请号为200410035978.8的中国专利申请公开了一种车用甲醇燃料，其含有甲醇15-50％，烃类15-55％，成品汽油0-59％，甲基叔丁基醚2-6％，混苯3-8％，防腐剂0.4-0.6％，阻燃剂0.05-0.15％，润滑剂0.2-0.5％，其主要用于汽油发动机。申请号为200610046001.5的中国专利申请公开了一种合成环保甲醇燃料，对于合成环保甲醇柴油而言，其含有如下重量份的原料：甲醇30-95；柴油20-60；增加动力剂10-40；引燃剂1-3.5；醚类添加剂0.2-1.4；抗腐防胶剂0.01-0.05，中和调整剂0.05-0.1；辛烷值提高剂或十六烷值增进剂0.3-0.8，以及上述物质总重量2-8％的环烷酸或环烷酸铁。该燃料中柴油的加入量仍然很高，因此成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柴油的替代燃料，其燃烧热值高，成本低，对环境没有污染。
本发明的另一目的在于提供上述柴油替代燃料的制备方法。
本发明的另一目的还在于提供上述柴油替代燃料的用途。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的提供了一种柴油替代燃料，其含有甲醇、柴油、助燃剂、增效剂，优选还含有以下助剂中的一种或多种：促溶剂、减碳剂、克烟剂、祛味剂、清洁剂、降噪剂和防冻剂。
本发明还提供了上述柴油替代燃料的制备方法，该方法包括：将各原料成分混合，静置，过滤。
以下对本发明进行详细描述。
本发明的提供了一种柴油替代燃料，其含有甲醇、柴油、助燃剂、增效剂。
本发明柴油替代燃料中，所用甲醇、柴油、助燃剂和增效剂的重量份数比例优选为50-95∶5-10∶0.2-1∶0.2-0.7；其中所用甲醇重量份数更优选为70份；所用柴油重量份数更优选为6-8份，最优选为8份；所用助燃剂重量份数更优选为0.5份；所用增效剂重量份数更优选为0.3份。
在本发明柴油替代燃料中的一个优选实施方案中，所用甲醇、柴油、助燃剂和增效剂的重量份数比例为70∶8∶0.5∶0.3。
本发明柴油替代燃料中，所用甲醇可以是纯度为85％以上的工业甲醇，当然可以使用纯度更高的甲醇，但从效果考虑，工业甲醇即可满足本发明要求，而且工业甲醇价格较低。
本发明柴油替代燃料中，所用柴油可以是各种型号的柴油，例如0#、-10#、-20#、-30#柴油等，所得柴油替代燃料的型号与所用柴油的型号相同，即，使用0#柴油可以制得0#柴油的替代燃料，使用-10#柴油可以制得-10#柴油的替代燃料，如此类推即可。
本发明柴油替代燃料中，发明人通过大量试验发现所用助燃剂最佳为二茂铁或其衍生物。二茂铁又称双环茂二烯基铁，是一种具有夹心结构的金属有机化合物。二茂铁及其衍生物对燃烧反应具有良好的催化效果，可以起到良好的助燃、节能和消烟作用。
本发明柴油替代燃料中，所用增效剂优选使用丙酮，其可以配合二茂铁及其衍生物在最大程度上提高本发明燃料的燃烧效率。
本发明的柴油替代燃料优选还含有选自促溶剂、减碳剂、克烟剂、祛味剂、清洁剂、降噪剂和防冻剂等助剂中的一种或多种。本发明中，这些助剂可以单独使用，也可以两种或两种以上任意组合使用，主要是根据需要来将这些助剂进行组合使用。
本发明柴油替代燃料中，所用促溶剂优选为2，6-二叔丁基对甲酚。发明人经过大量实验发现，2，6-二叔丁基对甲酚可以有效促进本发明燃料所用各种成分的混溶效果，使得混合后所得澄清液体能够不分层，从而提高燃料的均一性，从而提高燃烧品质。当所用甲醇的重量份数为50-95时，2，6-二叔丁基对甲酚的用量优选为0.1-0.6份，更优为0.3份。
本发明柴油替代燃料中，所用减碳剂优选为二甲醚。发明人经过大量实验发现，二甲醚科可以进本发明燃料的完全燃烧，从而极大程度上降低或减少因不完全燃烧而排放出的碳，例如一氧化碳和炭黑等的量，从而降低这些物质在管道中的附着，并提高了燃料的燃烧效率。当所用甲醇的重量份数为50-95时，所用二甲醚的重量优选为0.05-0.45份，更优选为0.25份。
本发明柴油替代燃料中，所用克烟剂优选为氧化氢，即双氧水，其可以减少本发明燃料燃烧时产生的烟雾，从而降低对环境的污染。当所用甲醇的重量份数为50-95时，所用氧化氢的重量优选为0.05-0.35份，更优选为0.15份。
本发明柴油替代燃料中，所用祛味剂优选为冰醋酸。发明人经过大量实验发现，冰醋酸可以降低本发明燃料燃烧时产生气体的刺激性气味，从而很大程度上减少对人体、动物体和环境的危害。当所用甲醇的重量份数为50-95时，所用冰醋酸的重量优选为0.15-0.35份，更优选为0.25份。
本发明柴油替代燃料中，所用清洁剂优选为丁二酰亚胺。丁二酰亚胺具有优良的增溶作用、胶溶作用和分散作用，并具有一定的中和能力和吸附能力，并且由于其不含金属，使用后几乎不残留灰分，可避免因灰分过多而引起发动机部件的磨损，其热稳定性好，能较好控制高温沉积物生成，而且具有优良的分散性和增溶作用，能有效地抑制低温油泥生成，从而保持发动机元器件的清洁。本发明所用丁二酰亚胺优选使用T151(单烯基丁二酰亚胺)、T152(双烯基丁二酰亚胺)、T153(多烯基丁二酰亚胺)、T154(高氮聚异丁烯丁二酰亚胺)或T155(低氮聚异丁烯丁二酰亚胺)，更优选使用T153、T154或T155。当所用甲醇的重量份数为50-95时，所用丁二酰亚胺的重量优选为0.05-0.25份，更优选为0.15份。
本发明柴油替代燃料中，所用降噪剂优选为过氧化锌。在本发明燃料中添加少量过氧化锌可以降低燃料在发动机中燃烧时产生的噪音。当所用甲醇的重量份数为50-95时，所用过氧化锌的重量优选为0.05-0.2份，更优选为0.1份。
本发明柴油替代燃料中，所用防冻剂优选为氢氧化钠，其可以防止本发明燃料凝固，使其凝固点低于-40℃。当所用甲醇的重量份数为50-95时，所用氢氧化钠的重量优选为0.05-0.2份，更优选为0.1份。
在本发明替代燃料的一个优选实施方案中，本发明燃料由甲醇、柴油、二茂铁、丙酮、2，6-二叔丁基对甲酚、二甲醚、氧化氢、冰醋酸、丁二酰亚胺、过氧化锌和氢氧化钠制成，其中甲醇、柴油、二茂铁、丙酮、2，6-二叔丁基对甲酚、二甲醚、氧化氢、冰醋酸、丁二酰亚胺、过氧化锌和氢氧化钠的重量比例为70∶8∶0.5∶0.3∶0.2∶0.25∶0.15∶0.25∶0.15∶0.1∶0.1，或者甲醇、柴油、二茂铁、丙酮、2，6-二叔丁基对甲酚、二甲醚、氧化氢、冰醋酸、丁二酰亚胺、过氧化锌和氢氧化钠的重量比例为92∶6∶∶0.5∶0.3∶0.2∶0.25∶0.15∶0.25∶0.15∶0.1∶0.1。
本发明还提供了上述柴油替代燃料的制备方法，该方法包括：将各原料成分混合，静置，过滤。为了使得所用原料成分充分混合，可以将各原料成分混合后进行搅拌。静置的目的是为了使杂质等没有混溶于燃料中的物质析出，然后通过过滤除去。
本发明的柴油替代燃料，其燃烧热值高，成本低，雾化温度为-40℃，对环境没有污染。而且，使用本发明柴油替代燃料时，对柴油机和线路不需进行任何修改或改装，而可以直接使用，并且稳定性能良好。
具体实施方式
以下进一步通过具体实施例对本发明进行更为详细的描述。本发明的特点和优点将随着这些描述而更为清晰。值得注意的是，这些实施例仅是示例性的，并不对本发明的保护范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解，在不违背本发明精神和范围情况下，对本发明所作的任何修改或替换均落入本发明的范围内。
实施例1
称取工业甲醇(纯度≥85％)92kg，0#柴油6kg，二茂铁0.5kg，丙酮0.3kg，2，6-二叔丁基对甲酚0.2kg，二甲醚0.25kg，氧化氢0.15kg，冰醋酸0.25kg，过氧化锌0.1kg，氢氧化钠0.1kg；将各原料分别加入到反应釜中，搅拌40分钟；然后静置1小时；过滤，收集滤液，得到柴油的替代燃料。
实施例2
按照与实施例1相同的方法制备柴油替代燃料，区别在于，所用工业甲醇70kg，-10#柴油8kg。
实施例3
称取工业甲醇95kg，-20#柴油5kg，二茂铁0.2kg，丙酮0.2kg；将其分别加入到反应釜中，搅拌30分钟，静置1.5小时，然后过滤，收集滤液，得到柴油替代燃料。
实施例4
称取工业甲醇50kg，-20#柴油10kg，二茂铁1kg，丙酮0.7kg，2，6-二叔丁基对甲酚0.1kg，二甲醚0.05kg，氢氧化钠0.05kg；将其分别加入到反应釜中，搅拌50分钟，静置70分钟，然后过滤，收集滤液，得到柴油替代燃料。
实施例5
称取工业甲醇80kg，-30#柴油7kg，二茂铁0.6kg，丙酮0.5kg，过氧化锌0.25kg，丁二酰亚胺0.25kg，冰醋酸0.35kg；将其分别加入到反应釜中，搅拌30分钟，静置2小时，然后过滤，收集滤液，得到柴油替代燃料。
实施例6
称取工业甲醇60kg，0#柴油6kg，二茂铁0.4kg，丙酮0.3kg，，2，6-二叔丁基对甲酚0.1kg，过氧化锌0.05kg，氢氧化钠0.05kg；将其分别加入到反应釜中，搅拌20分钟，静置1小时，然后过滤，收集滤液，得到柴油替代燃料。
以下将实施例1-6的柴油替代燃料与相应型号柴油进行性能比较，结果如下表1所示：
表1本发明实施例1-6的柴油替代燃料与柴油性能比较
| 项目 | 柴油 | 实施例1-6燃料 |
| 燃烧热 大卡/kg | 9000-9300 | 9500-12600 |
| 闪电 | 50℃ | 50℃ |
| 燃点 | 不低于65℃ | 不低于65℃ |
| 硫含量 | 0.12 | 0.06 |
| 雾化温度 | -40℃，需加热 | -40℃，不需加热 |
| 热效率 | 100％ | 105-120％ |
| 环保附加费 L/元人民币 | 50 | 无三废不产生该费用 |
| 销售价格 元/吨 | 5500 | 4500-5000 |
| 可将成本 | 0 | 10％以上 |
| 储存运输 | 常温常压油罐车 | 常温常压油罐车 |
| 消防 | 专用设备 | 用水扑灭即可 |
其中，热效率是指以柴油燃烧时产生的热量为基准，相同重量替代燃料燃烧时所生的热量所占百分比。
从上表内容可以看出，本发明的柴油替代燃料具有燃烧热值高、成本低、对环境污染小、成本低等优点。
Claims (10)
1、一种柴油替代燃料，其含有甲醇、柴油、助燃剂、增效剂，所用甲醇、柴油、助燃剂和增效剂的重量份数比例为50-95∶5-10∶0.2-1∶0.2-0.7。
2、根据权利要求1所述的柴油替代燃料，其中所用甲醇为工业甲醇。
3、根据权利要求1或2所述的柴油替代燃料，其中所述甲醇重量份数为70份；或者，所述柴油重量份数为6-8份，优选为8份；或者，所述助燃剂重量份数更为0.5份；或者，所述用增效剂重量份数更为0.3份。
4、根据权利要求1或2所述的柴油替代燃料，其中甲醇、柴油、助燃剂和增效剂的重量份数比例为70∶8∶0.5∶0.3。
5、根据权利要求1-4任一项所述的柴油替代燃料，其特征在于，该柴油替代燃料还含有选自促溶剂、减碳剂、克烟剂、祛味剂、清洁剂、降噪剂和防冻剂等助剂中的一种或多种。
6、根据权利要求4所述的柴油替代燃料，其特征在于，所述促溶剂为2，6-二叔丁基对甲酚，当所用甲醇的重量份数为50-95时，2，6-二叔丁基对甲酚的用量为0.1-0.6份，更优为0.3份；或者，
所述减碳剂为二甲醚，当所用甲醇的重量份数为50-95时，二甲醚的重量为0.05-0.45份，更优选为0.25份；或者，
所述克烟剂为氧化氢，当所用甲醇的重量份数为50-95时，氧化氢的重量选为0.05-0.35份，更优选为0.15份；或者，
所述祛味剂优选为冰醋酸，当所用甲醇的重量份数为50-95时，冰醋酸的重量优选为0.15-0.35份，更优选为0.25份；或者
所述清洁剂为丁二酰亚胺，当所用甲醇的重量份数为50-95时，丁二酰亚胺的重量为0.05-0.25份，更优选为0.15份；或者，
所述降噪剂为过氧化锌，当所用甲醇的重量份数为50-95时，过氧化锌的重量为0.05-0.2份，更优选为0.1份；或者，
所述防冻剂为氢氧化钠，当所用甲醇的重量份数为50-95时，氢氧化钠的重量为0.05-0.2份，更优选为0.1份。
7、根据权利要求6所述的柴油替代燃料，其特征在于，所述丁二酰亚胺为T151(单烯基丁二酰亚胺)、T152(双烯基丁二酰亚胺)、T153(多烯基丁二酰亚胺)、T154(高氮聚异丁烯丁二酰亚胺)或T155(低氮聚异丁烯丁二酰亚胺)。
8、根据权利要求6所述的柴油替代燃料，其特征在于，所述丁二酰亚胺为T153(多烯基丁二酰亚胺)、T154(高氮聚异丁烯丁二酰亚胺)或T155(低氮聚异丁烯丁二酰亚胺)。
9、根据权利要求1-8任一项所述的柴油替代燃料，其特征在于，该替代燃料燃料由甲醇、柴油、二茂铁、丙酮、2，6-二叔丁基对甲酚、二甲醚、氧化氢、冰醋酸、丁二酰亚胺、过氧化锌和氢氧化钠制成，其中甲醇、柴油、二茂铁、丙酮、2，6-二叔丁基对甲酚、二甲醚、氧化氢、冰醋酸、丁二酰亚胺、过氧化锌和氢氧化钠的重量比例为70∶8∶0.5∶0.3∶0.2∶0.25∶0.15∶0.25∶0.15∶0.1∶0.1，
或者甲醇、柴油、二茂铁、丙酮、2，6-二叔丁基对甲酚、二甲醚、氧化氢、冰醋酸、丁二酰亚胺、过氧化锌和氢氧化钠的重量比例为92∶6∶∶0.5∶0.3∶0.2∶0.25∶0.15∶0.25∶0.15∶0.1∶0.1。
10、制备权利要求1-9任一项柴油替代燃料的方法，该方法包括：将各原料成分混合，静置，过滤。
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2006
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