一种醇基燃料制备方法与流程

本发明涉及一种燃料制备方法，特别是涉及一种醇基燃料制备方法。

背景技术：

当前供暖、发电、汽车等行业的发展对于燃料能源需求越来越大，随着传统燃料能源中易开采的煤炭、油田等不可再生资源的不断枯竭，传统燃料的开采压力和难度逐渐增加。据相关文献报道截至2012年，煤炭在全球一次性能源消费中所占比重达到历史新高29.9%，我国煤炭消耗量占一次性能源消耗的比重高达68.5%。我国煤炭消耗总量由1978年的5.66亿吨增加到2012年的35.4吨，年增长率高达5.38%，而储采比仅有31年。同时，21世纪初，全球已探明的石油可采贮量为1476吨，按照美国能源部预测每年油耗增加2%，只能维持25~30年。而且我国的石油贮量丰度低于全球的平均值，已探明的可采贮量只剩33亿吨。除了资源问题迫在眉睫，全球环境也受到了严重的威胁。随着人们对石化燃料的大量使用，每年石化燃料燃烧大约产生CO₂ 370亿吨，产生温室的效应，致使全球变暖，两极冰川融化，海平面上升，严重破坏了自然生态循环系统。同时石化燃料的燃烧还向空气中排放了大量的SO₂、NO_x、烟尘等有害物质，是酸雨、光化学烟雾、水污染、臭氧层破坏等一系列环境问题的主要根源。为了解决上述的一系列问题，人们开始寻求新的清洁燃料，醇基燃料就是其一。

甲醇是一种具有和石化燃料相似物理性质的可再生资源，同时其燃烧后排放的温室气体要比石化燃料少得多，使用甲醇作为燃料可有效降低温室效应气体的排放但是甲醇燃烧的热值相对于石化燃料要低得多，因此，目前工业上采用甲醇和石化燃料的混合物即醇基燃料作为主要的工业燃料。由于甲醇的极性大，不能很好地与非极性的石化燃料互溶，所以工业上采用向醇基燃料中添加助溶剂助溶剂的方法，使甲醇与石化燃料充分互溶，但目前有报道的醇基燃料助溶剂在添加量、成本、助溶效果及燃烧热值的提高上都存在一些不足，如王宏等在CN101544919专利中以精脂肪醇、烷基酚聚醚、甲基叔丁基醚、脂肪酸甲酯等为原料，反应需要对反应釜抽真空、升温，搅拌，再通过冷凝器冷却等一系列操作才能制备得到助溶剂。这种制备方法原料种类多样，成本高且不易得到，并且该反应需要用到抽真空和冷凝的装置，制备条件复杂苛刻，操作成本高，不利于大批量的工业生产。

CN103013586A专利中孙建国等人以异丙醇、液体石蜡、石油酸、石油苯、正辛烷等为原料，通过泵循环或加气搅拌制得添加剂。该制备方法的原料本身有毒有害，石油苯燃烧后也会产生有毒物质，而且助溶剂不易充分燃烧残留的固体颗粒污染环境。操作过程需要用到的泵循环或气搅拌对生产设备也有较高要求。

苏志勇等人在CN105038873A专利中将轻芳烃、二甲基硅油、二氯甲烷和煤水浆等原料加到醇基柴油中加盖反应10-14小时，每隔2-4小时用泵将物料反冲0.5-1分钟，反应完成后静置2-4小时，过滤后得到醇基燃料。该反应二氯甲烷是致癌物质，水煤浆燃烧后会产生有毒的固体颗粒，同时该反应需要不断地用泵冲洗，反应后还需要过滤，不利于工业上的大规模生产。

目前工业上的醇基燃料所需原料成本高，操作设备复杂，反应条件苛刻，不能充分燃烧，热值低，燃烧后产生大量有毒有害物质和固体颗粒残留污染环境。因此，开发廉价、环保、低毒害的用于醇基燃料助溶剂具有广阔的市场前景以及重要的经济价值。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种醇基燃料制备方法，本发明助溶剂具有廉价、环保、低毒害，解决燃料和甲醇不互溶问题的同时大大提高醇基燃料热值的特点，醇基燃料助溶剂通过在常温常压下向甲醇和汽油、柴油或石脑油的混合溶液中加入甲缩醛、三聚甲醛、多聚甲醛或它们的混合物经过简单的混合搅拌均匀即可制备得到。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种醇基燃料制备方法，所述方法包括以下过程：向甲醇和汽油、柴油或石脑油的混合溶液中加入甲缩醛、三聚甲醛、多聚甲醛或它们的混合物，经过混合搅拌均匀即可；助溶剂采用甲缩醛，三聚甲醛，多聚甲醛中的至少一种或其混合物；

甲缩醛、三聚甲醛、多聚甲醛或其混合物的比例为5%—25%；

醇基燃料的燃料为汽油，柴油，石脑油中的至少一种或其混合物；

醇基燃料的燃料汽油、柴油或石脑油所占比例为5%—35%；

醇基燃料的醇基为甲醇、乙醇或其他常见醇类的一种或多种。

本发明的优点与效果是：

本发明方法简单易行，不需要任何特殊的操作设备，而且我们的原料甲缩醛、三聚甲醛多聚甲醛都是极其廉价易得的物质，甲缩醛更是一种国家允许添加的标准柴油添加剂，通过本方法制备得到的助溶剂燃烧产物为水和二氧化碳，不存在任何环境污染问题，是一种极其清洁的助溶剂。助溶剂在醇基燃料中加入少量即可达到使燃料和甲醇互溶的效果，经过测试加入助溶剂的醇基燃料燃烧热值可提高10-30个百分点以上，且醇基燃料燃烧十分充分不存在因燃烧不充分而导致的设备积碳和排放物中含有未完全燃烧颗粒的情况。相较于目前市面上的其他醇基燃料添加剂，制得的助溶剂具有更的工业应用化前景。

附图说明

图1为以多聚甲醛为助溶剂时助溶剂添加量对醇基燃料热值的影响图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种使用廉价甲缩醛，三聚或多聚甲醛为助溶剂制备醇基燃料的方法。本发明所述的一种醇基燃料，由以下成分及重量百分比制成：甲醇5%～80%，甲缩醛5%～90%，三聚甲醛5%～10%，多聚甲醛5%～10%。制备时，按照上述成分及重量百分比称取后，在常温下将其放入容器进行搅拌、均匀即可。

对于本发明而言，希望通过添加适量的助溶剂，如甲缩醛，三聚甲醛，多聚甲醛等来增加以甲醇为主要成分的醇基燃料在普通燃料中的比例。通过添加助溶剂解决了传统燃料与甲醇等醇基燃料互溶性小的问题。同时考虑到了助溶剂的成本问题，使得混合后的成品更具有市场优势。

实施例1

在常温常压条件下， 97号汽油10%与5%～20%助溶剂甲缩醛和70～85%工业甲醇混合制备。制备时按照上述成分及重量百分比称取后，在常温下将其放入容器进行搅拌、混合均匀即可。

表Ⅰ 以甲缩醛为助溶剂的醇基燃料物化性质比较

5^①：甲缩醛的加入使工业甲醇和汽油的互溶性增加。

由表Ⅰ可以看出：

①混合醇基燃料具有很高的热值。按不同比例混合的燃料中理论混合热值均不低于26 M J/kg，弥补了单纯甲醇燃料热值不足的问题，完全可以应用于锅炉中。

②混合醇基燃料中蒸汽压也符合要求。在常温下不易发生挥发。

③混合醇基燃料在常温常压下静置半个月也没有出现分层现象，所以产品的相稳定性较好，减少了安全隐患。

④混合醇基燃料的辛烷值也较高，抗爆性能高。

综上所述，加入了助溶剂后解决了甲醇和汽油不互溶的问题，同时在不增加太高成本的同时提高了燃料的性价比。

实施例2

在常温常压条件下，0号柴油10%与助溶剂三聚甲醛5～30%和工业甲醇60～85%混合制备。制备时按照上述成分及重量百分比称取后，在常温下将其放入容器进行搅拌、混合均匀即可。

表Ⅱ以三聚甲醛为助溶剂的醇基燃料物化性质比较

5^①：随着三聚甲醛添加量的增加，柴油和工业甲醇的互溶性显著增加。

①由表Ⅱ可以看出，加入助溶剂三聚甲醛后，提高了甲醇燃料的热值，并弥补了柴油的低辛烷值的缺点，使得燃料抗爆性好，热值相对较高。通过助溶剂使得两种燃料的优点相互综合，弥补了单一燃料的不足。

②混合醇基燃料在常温常压下静置半个月也没有出现分层现象，所以产品的相稳定性较好，减少了安全隐患。

综上所述，三聚甲醛的加入很好的解决了甲醇和传统燃料0号柴油不互溶的问题，使得醇基燃料应用前景广阔,并显著降低了醇基燃料的成本。

实施例3

在常温常压条件下，重石脑油5%与助溶剂甲缩醛5～30%和工业甲醇65～90%混合制备。制备时按照上述成分及重量百分比称取后，在常温下将其放入容器进行搅拌、混合均匀即可。

表Ⅲ以甲缩醛为助溶剂的醇基燃料物化性质比较

5^①：随着三聚甲醛添加量的增加，重石脑油和工业甲醇的互溶性显著增加。

由表Ⅲ可以看出，

①加入助溶剂甲缩醛后，提高了醇基燃料的热值，使得这种醇基燃料比甲醇燃料放热更多，适用于锅炉燃烧中。

②随着助溶剂甲缩醛的加入量的增加，醇基燃料的辛烷值也更高，抗爆性能更好。所以这种醇基燃料的使用安全性也比单一燃料更好。

③混合醇基燃料在常温常压下静置半个月也没有出现分层现象，所以产品的相稳定性较好，减少了安全隐患。

④混合醇基燃料中蒸汽压也符合要求。在常温下不易发生挥发。

综上所述，甲缩醛的加入很好的解决了甲醇和传统燃料重石脑油不互溶的问题，使得醇基燃料应用前景广阔。

实施例4

向70%甲醇中加入5~25%的混合助溶剂（助溶剂为甲缩醛和三聚甲醛的混合物，质量比为1:1）97号汽油5%~25%.制备时按照上述成分及重量百分比称取后，在常温下将其放入容器进行搅拌、混合均匀即可。其结果如下：

表Ⅳ以甲缩醛和三聚甲醛为助溶剂的醇基燃料理化性质

5^①：随着混合助溶剂添加量的增加，97号汽油和工业甲醇的互溶性显著增加。

由表Ⅳ可以看出，

①加入助溶剂甲缩醛和三聚甲醛后，提高了醇基燃料的热值，使得这种醇基燃料比甲醇燃料放热更多，适用于锅炉燃烧中。

②随着助溶剂甲缩醛和三聚甲醛的加入量的增加，醇基燃料的辛烷值也更高，抗爆性能更好。所以这种醇基燃料的使用安全性也比单一燃料更好。

③混合醇基燃料在常温常压下静置半个月也没有出现分层现象，所以产品的相稳定性较好，减少了安全隐患。

④混合醇基燃料中蒸汽压也符合要求。在常温下不易发生挥发。

综上所述，甲缩醛和三聚甲醛的加入很好的解决了甲醇和传统燃料97号汽油不互溶的问题，使得醇基燃料应用前景广阔。

实施例5

在常温常压条件下，5号柴油5～25%与助溶剂多聚甲醛5～25%和工业甲醇70%混合制备。制备时按照上述成分及重量百分比称取后，在常温下将其放入容器进行搅拌、混合均匀即可。

表Ⅴ以多聚甲醛为助溶剂的醇基燃料物化性质比较

5^①：随着多聚甲醛添加量的增加，5号柴油和工业甲醇的互溶性显著增加。

由表Ⅴ可以看出，

①加入助溶剂多聚甲醛后，提高了醇基燃料的热值，使得这种醇基燃料比甲醇燃料放热更多，适用于锅炉燃烧中。

②随着助溶剂多聚甲醛的加入量的增加，醇基燃料的辛烷值也更高，抗爆性能更好。所以这种醇基燃料的使用安全性也比单一燃料更好。

③混合醇基燃料在常温常压下静置半个月也没有出现分层现象，所以产品的相稳定性较好，减少了安全隐患。

④混合燃料中蒸汽压也符合要求。在常温下不易发生挥发。

综上所述，多聚甲醛的加入很好的解决了甲醇和传统燃料5号柴油不互溶的问题，使得醇基燃料应用前景广阔。

实施例6

在常温常压条件下，95号汽油2～22%与助溶剂甲缩醛和多聚甲醛的混合物（质量比1:1）5～25%和工业甲醇73%混合制备。制备时按照上述成分及重量百分比称取后，在常温下将其放入容器进行搅拌、混合均匀即可。

表Ⅵ以甲缩醛和多聚甲醛为助溶剂的醇基燃料物化性质比较

5^①：随着混合助溶剂添加量的增加，95号汽油和工业甲醇的互溶性显著增加。

由表Ⅵ可以看出，

①加入助溶剂甲缩醛和多聚甲醛后，提高了醇基燃料的热值，使得这种醇基燃料比甲醇燃料放热更多，适用于锅炉燃烧中。

②随着助溶剂甲缩醛和多聚甲醛的加入量的增加，醇基燃料的辛烷值也更高，抗爆性能更好。所以这种醇基燃料的使用安全性也比单一燃料更好。

③混合醇基燃料在常温常压下静置半个月也没有出现分层现象，所以产品的相稳定性较好，减少了安全隐患。

④混合醇基燃料中蒸汽压也符合要求。在常温下不易发生挥发。

综上所述，甲缩醛多聚甲醛的加入很好的解决了甲醇和传统燃料95号汽油不互溶的问题，使得醇基燃料应用前景广阔。

实施例7

在常温常压条件下， 5号柴油1～21%与助溶剂甲缩醛，三聚甲醛和多聚甲醛的混合物（质量比1:1:1）5～25%和工业甲醇74%混合制备。制备时按照上述成分及重量百分比称取后，在常温下将其放入容器进行搅拌、混合均匀即可。

表Ⅶ以甲缩醛，三聚甲醛和多聚甲醛为助溶剂的醇基燃料物化性质比较

5^①：随着混合助溶剂添加量的增加，5号柴油和工业甲醇的互溶性显著增加。

由表Ⅶ可以看出：

①加入助溶剂甲缩醛，三聚甲醛和多聚甲醛后，提高了醇基燃料的热值，使得这种醇基燃料比甲醇燃料放热更多，适用于锅炉燃烧中。

②随着助溶剂甲缩醛，三聚甲醛和多聚甲醛的加入量的增加，醇基燃料的辛烷值也更高，抗爆性能更好。所以这种醇基燃料的使用安全性也比单一燃料更好。

③混合醇基燃料在常温常压下静置半个月也没有出现分层现象，所以产品的相稳定性较好，减少了安全隐患。

④醇基燃料中蒸汽压也符合要求。在常温下不易发生挥发。

实施例8

在常温常压条件下，重石脑油1～21%与5～25%的助溶剂甲缩醛，三聚甲醛，多聚甲醛（1:1:1混合）和工业甲醇74%混合制备。制备时按照上述成分及重量百分比称取后，在常温下将其放入容器进行搅拌、混合均匀即可。

表Ⅷ以甲缩醛、三聚甲醛、多聚甲醛为助溶剂的醇基燃料物化性质比较

5^①：随着混合助溶剂添加量的增加，重石脑油和工业甲醇的互溶性显著增加。

由上述表格可知：

①不加助溶剂的时候甲醇与重石脑油分层，不能实现燃料均匀燃烧。

②加入这三种助溶剂之后使得燃料的热值大大提高，使燃料能够充分利用。

③燃料的辛烷值也大大地提高，抗爆性能更好更安全。

④加了助溶剂之后重石脑油和甲醇的混合效果特别好，放置了一个月都没有分层，稳定性特别好。

综上所述，甲缩醛，三聚甲醛和多聚甲醛的加入很好的解决了甲醇和传统燃料95号汽油不互溶的问题，使得醇基燃料应用前景广阔。

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。