(10)申请公布号 CN 102181311 A
(43)申请公布日 2011.09.14C N 102181311 A *CN102181311A*
(21)申请号 201110067823.2
(22)申请日 2011.03.21
C10L 1/32(2006.01)
C10L 1/19(2006.01)
C10L 1/222(2006.01)
C10L 1/182(2006.01)
C10L 1/14(2006.01)
C10L 1/23(2006.01)
C10L 1/188(2006.01)
(71)申请人东北林业大学
地址150040 黑龙江省哈尔滨市和兴路26
号东北林业大学
申请人祖元刚
(72)发明人祖元刚 赵修华 李汶罡 祖纯林
祖柏实 祖畅 张宝友 杨磊
路琪 张军 孙志强
(54)发明名称
(57)摘要
一种木质素柴油的生产工艺，其特征在于：首
定的分散体系，
快开阀芯然后加入一定比例的助乳化剂和油品改良剂，最后将脱除杂后的碱木质素水溶
液匀速注入上述体系中，继续循环分散一定次数，
取出自然沉降1～2天，过滤所得上清液体即是木
质素柴油。本工艺是以废弃的木质素为原料来替
代部分柴油而生产木质素柴油，具有操作工艺简
单、易于扩大、易产业化的优点。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请
权利要求书 1 页 说明书 3 页
1.一种木质素柴油的生产工艺，包括以下步骤：首先将乳化剂各组方按比例混合均匀，后将混合均匀的乳化剂与柴油采用物理手段强力分散得到稳定的分散体系，然后加入一定比例的助乳化剂和油品改良剂，最后将脱除杂后的碱木质素水溶液匀速注入上述体系中，继续循环分散一定次数，取出自然沉降1～2天，过滤所得上清液体即是木质素柴油。
2.按照权利要求1所述的一种木质素柴油的生产工艺，其特征在于，乳化剂的组方可以是任何两种或三种含有亲水基团或亲油基团的表面活性剂的组合且满足混合后的HLB 值范围为6～11，优选范围为7～9.5。
3.按照权利要求1所述的一种木质素柴油的生产工艺，其特征在于，乳化剂的组方优选山梨糖醇酐油酸酯(Span-80)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的组合，其质量比分比例为1％～10％，优选范围为3％～7％。
4.按照权利要求1所述的一种木质素柴油的生产工艺，其特征在于，柴油可以是市面上任何一种型号的柴油，柴油在木质素柴油成品中的质量百分比例为60％～95％，优选范围为65％～85％。
5.按照权利要求1所述的一种木质素柴油的生产工艺，其特征在于，助乳化剂的选取应为短链醇或非离子型表面活性剂，优选正丁醇，且助乳化剂木质素柴油成品中的质量百分比例为0.5％～8％，优选范围为1％～5％。
6.按照权利要求1所述的一种木质素柴油的生产工艺，其特征在于，所用的碱木质素可以是任何相关生产工艺中所得以碱木质素为主要成分的废液或副产物的干燥品，优选碱法造纸工艺所得的碱木素废黑液的干制品，其中木质素的质量百分含量不得低于20％，优选范围为40％以上。
7.按照权利要求1所述的一种木质素柴油的生产工艺，其特征在于，脱除杂后碱木质素水溶液质量百分浓度范围为0.5％～50％，优选范围为20％～40％，除杂方式可以是过滤、离心、自然沉降。
8.按照权利要求1所述的一种木质素柴油的生产工艺，其特征在于，碱木质素水溶液的脱选用双氧水为脱剂，脱剂使用量为碱木质素水溶液质量的5％～20％，脱温度为60～90℃，脱时间为20～40分钟。
9.按照权利要求1所述的一种木质素柴油的生产工艺，其特征在于，油品改良剂为焦性没食子酸、十六醇和硝酸异辛酯的混合物，使用量分别为木质素柴油成品质量的0.003％～0.02％、0.01％～0.08％和0.05％～0.4％。
10.按照权利要求1所述的一种木质素柴油的生产工艺，其特征在于，加入的碱木质素水溶液在木质素柴油成品中的质量百分比例为3％～30％，优选范围为5％～15％。
11.按照权利要求1所述的一种木质素柴油的生产工艺，其特征在于，乳化剂与柴油强力分散手段可以是任何具有均匀分散功能的物理技术，优选乳化泵、胶体磨、匀浆机和均质机。
12.按照权利要求1所述的一种木质素柴油的生产工艺，其特征在于，碱木质素与乳化剂和柴油分散体系的分散手段可以是任何具有均匀分散功能的物理技术，优选乳化泵、胶体磨、匀浆机和均质机。
13.按照权利要求1所述的一种木质素柴油的生产工艺，其特征在于，碱木质素与乳化剂和柴油分散体系的循环分散次数为2～10次，优选范围为3～5次。
一种木质素柴油的生产工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及一种生物质作为燃料添加剂的燃料生产工艺，特别涉及一种具有节能环保、保存期长、使用方便等优点的含有木质素的乳化柴油生产工艺。
技术背景
[0002] 木质素是由聚合的芳香醇构成的一类物质，分别为：对香豆醇、松柏醇、5-羟基松柏醇、芥子醇四种醇单体形成的一种复杂酚类聚合物，是一种含许多负电集团的多环高分子有机物。它是构成植物细胞壁的成分之一，主要位于纤维素纤维之间，其组成与性质比较复杂，在植物组织中具有增强细胞壁及黏合纤维的作用。在木本植物中，木质素占25％，是世界上第二位最丰富的有机物。
[0003] 理论上，木质素是自然界中单位体积能量密度最高的天然高分子化合物，木质素燃烧热为26.6kJ/g，是价廉(1500～2000元/吨)含能最高的天然含碳、氢、氧的高分子化合物，与同样含碳、氢、氧的乙醇燃烧热30kJ/g相当，但因木质素比重大，其体积燃烧热则是乙醇的约1.5倍，与柴油相近，且木质素的自燃点与柴油相近，使其适于与柴油混合后在柴油机汽缸内同步点燃做功。因此，具有替代柴油的先天条件。
[0004] 实际上，自1930年人类才开始对木质素进行研究，1980年美国人提出建议将木质素与柴油混合替代柴油，但都没有在技术上解决木质素作为柴油替代燃料时木质素在柴油中的稳定分散和输送问题。也即由于一直没有寻到合适的分散剂或乳化剂，微细粒状木质素作为含氧易燃高能燃料过去一直不能用作为现代发动机的动力燃料。
[0005] 专利CN 101735871 A(内燃机准液体燃料及其输送和喷射方法)、CN 101724475 A(生物质基准液体燃料、利用方法及发动机结构)、CN 101792684 A(内燃机或燃气机准液体燃料)和CN 101798534
A(内燃机或燃气轮机准液体燃料)公开了一组利用木质素高分散性和流动性的特点，通过分散介质或乳化技术，使木质素微细颗粒与柴油均匀混合作为一种介于液体和固体之间的准液体燃料，部分地替代柴油。这种方法不但工艺复杂，制得的燃料中木质素颗粒得粒径大，极其不稳定，内燃机的给油系统必须进行相应改造才能使用，很难实现产业化。
[0006] 而碱木质素易溶于水，不溶于柴油。本发明就是基于改思路提出将溶有碱木素的水溶液与柴油形成匀一稳定得乳化柴油，以此来解决木质素柴油的木质素添加量低、稳定性差、成本高的缺陷。
发明内容
[0007] 本发明涉及一种生物质作为燃料添加剂的燃料生产工艺，特别涉及一种具有节能环保、保存期长、使用方便等优点的含有木质素的乳化柴油生产工艺。
[0008] 首先将乳化剂各组方按比例混合均匀，后将混合均匀的乳化剂与柴油采用物理手段强力分散得到稳定的分散体系，然后加入一定比例的助乳化剂和油品改良剂，最后将脱除杂后的碱木质素水溶液匀速注入上述体系中，继续循环分散一定次数，取出自然沉降
1～2天，过滤所得上清液体即是木质素柴油。
揉棉机[0009] 本发明的优点：
[0010] 1本发明工艺流程简单，操作简便，重现性好，成本低廉，易于放大至产业化生产。[0011] 2本发明所得木质素柴油木质素含量高，体系稳定，流动性好。
[0012] 3本发明所应用的木质素为工业废弃物，量大价廉，变废为宝为一种能源材料，是一种循环经济产业模式。
[0013] 4本发明可以为国家的能源战略储备计划提供新思路。
具体实施方案
[0014] 下面对本发明的实施例作进一步详细描述：首先将乳化剂各组方按比例混合均匀，后将混合均匀的乳化剂与柴油采用物理手段强力分散得到稳定的分散体系，然后加入一定比例的助乳化剂和油品改良剂，最后将脱除杂后的碱木质素水溶液匀速注入上述体系中，继续循环分散一定次数，取出自然沉降1～2天，过滤所得上清液体即是木质素柴油。[0015] 所述的乳化剂的组方可以是任何两种或三种含有亲水基团或亲油基团的表面活性剂的组合且满足混合后的HLB值范围为6～11，优选范围为7～9.5。
[0016] 所述的乳化剂的组方优选山梨糖醇酐油酸酯(Span-80)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的组合，其质量比分比例为1％～10％，优选范围为3％～7％。
[0017] 所述的柴油可以是市面上任何一种型号的柴油，柴油在木质素柴油成品中的质量百分比例为60％～95％，优选范围为65％～85％。
扬长机
[0018] 所述的助乳化剂的选取应为短链醇或非离子型表面活性剂，优选正丁醇，且助乳化剂木质素柴油成品中的质量百分比例为0.5％～8％，优选范围为1％～5％。
[0019] 所述的所用的碱木质素可以是任何相关生产工艺中所得以碱木质素为主要成分的废液或副产物的干燥品，优选碱法造纸工艺所得的碱木素废黑液的干制品，其中木质素的质量百分含量不得低于20％，优选范围为40％以上。
usb转音频[0020] 所述的除杂后碱木质素水溶液质量百分浓度范围为0.5％～50％，优选范围为20％～40％，除杂方式可以是过滤、离心、自然沉降。
[0021] 所述的碱木质素水溶液的脱选用双氧水为脱剂，脱剂使用量为碱木质素水溶液质量的5％～20％，脱温度为60～90℃，脱时间为20～40分钟。
[0022] 所述的油品改良剂为焦性没食子酸、十六醇和硝酸异辛酯的混合物，使用量分别为木质素柴油成品质量的0.003％～0.02％、0.01％～0.08％和0.05％～0.4％。[0023] 所述的加入的碱木质素水溶液在木质素柴油成品中的质量百分比例为3％～30％，优选范围为5％～15％。
[0024] 所述的乳化剂与柴油强力分散手段可以是任何具有均匀分散功能的物理技术，优选乳化泵、胶体磨、匀浆机和均质机。
[0025] 所述的碱木质素与乳化剂和柴油分散体系的分散手段可以是任何具有均匀分散功能的物理技术，优选乳化泵、胶体磨、匀浆机和均质机。t型槽螺母
[0026] 所述的碱木质素与乳化剂和柴油分散体系的循环分散次数为2～10次，优选范围为3～5次。
[0027] 实例1：
[0028] 首先将乳化剂Span-80和CTAB按比例在胶体磨的作用下混合均匀，其中Span-80为1.945kg、CTAB为1.055kg，后将已配好的乳化剂中用胶体磨强力剪切均匀分散于38.389kg柴油中，得到稳定的分散体系，然后加入1.111kg的助乳化剂正丁醇和含有0.01kg焦性没食子酸、0.04kg十六醇和0.05kg硝酸异辛酯的油品改良剂，最后将1.875kg 碱木质素溶于5.625kg水中加入10％双氧水于60℃脱40分钟并过滤除杂后匀速注入上述分散体系，用胶体磨继续循环分散3次，取出自然沉降2天，过滤所得上清液体即是木质素柴油。
[0029] 实例2：
[0030] 首先将乳化剂Span-80和CTAB按比例在乳化泵的作用下混合均匀，其中Span-80为3.469kg、C
TAB为0.531kg，后将已配好的乳化剂用乳化泵强力剪切均匀分散于39.519kg 柴油中，得到稳定的分散体系，然后加入1.481kg的助乳化剂正丁醇和含有0.005kg焦性没食子酸、0.005kg十六醇和0.025kg硝酸异辛酯的油品改良剂，最后将1.25kg碱木质素溶于3.75kg水中加入5％双氧水于70℃脱20分钟并过滤除杂后匀速注入上述分散体系，用乳化泵继续循环分散5次，取出自然沉降2天，过滤所得上清液体即是木质素柴油。
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