一种替代柴油的复合燃料的制备方法与流程

1.本发明涉及复合燃料技术领域，特别是以醇醚、生物油为主要组成成分的一种替代柴油的复合燃料的制备方法。

背景技术：

2.随着工业化的快速发展，我国对能源消费的需求量极大，但不匹配的是，对应的能源供应存在缺口，高度依赖外部供应，特别是随着我国经济加速发展，这种矛盾变得越来越突出。根据中国石油经济技术研究院的数据显示，2020年，仅我国石油和天然气的进口依存度已经上升到73％和43％。
3.能源是国家经济、社会发展的基础。由于国际形势的不断变化及世界热点地区的不稳定因素，国家的能源安全面临严重挑战。如何应对世界“石油危机”，实施科学可行的替代能源战略，是我国当前和今后一个时期迫切需要解决的难题。从我国实际出发，到一种新型替代燃料，势在必行。
4.目前，研究较多的新型替代燃料，有醇类、醚类、油酯类及混合型等。醇类中，甲醇具有沸点低、辛烷值高等特点，理化性能接近汽油，几十万吨/年的装置就可达到经济规模，非常便于企业投资兴建和产品输送。甲醇是含氧化合物，燃烧完全，在汽车发动机中的能量利用效率高于汽油，其经济性很具有竞争力。甲醇是天然气转化或煤气化生成合成气，由合成气合成甲醇。制备甲醇的原材料可以使用劣质煤、煤层气和焦炉煤气。我国现有能源结构属于缺油、少气、富煤，煤矿资源丰富，因此制备甲醇的原材料十分丰富。醚类中，二甲醚，燃烧性能良好，热效率高，燃烧过程中无残液，无黑烟，是一种优质、清洁的燃料。二甲醚有很高的十六烷值可作为汽车燃料使用，尾气排放能够达到排放标准，替代柴油时十六烷值比柴油高10％，发动机爆发力大，性能好。二甲醚是由甲醇脱水制取二甲醚。油酯类中，生物油是指通过快速加热的方式在隔绝氧气的条件下使组成生物质的高分子聚合物裂解成低分子有机物蒸汽，并采用骤冷的方法，将其凝结成液体，它具有原料来源广泛、可再生、便于运输、能量密度较高等特点。那么，能否利用上述富足的物质的特性，经科学组合制成一种替代柴油的新型能源(燃料)，可解决当前能源短缺的问题，但至今未见有相关成熟技术的公开报道。

技术实现要素：

5.针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种替代柴油的复合燃料的制备方法，可有效解决当前能源短缺，需要一种更加安全、节能、低碳、环保的新型燃料的问题。
6.为实现上述目的，本发明解决的技术方案是，一种替代柴油的复合燃料的制备方法，包括以下步骤：
7.(1)制备添加剂：将纯度99％的异辛烷和纯度98％的丁基烃基茴香醚、纯度99％的异辛醇，按1-2:1-2:1-2的重量比混合，搅拌均匀，得添加剂；
8.(2)制备基液：将纯度99.99％的甲醇和纯度98％的二甲醚，按1:1-3的体积比混合，搅拌均匀，得基液；
9.(3)微乳化混合：在容器中依次加入基液、添加剂和富氢水，边加入边搅拌，然后分次加入生物油，搅拌乳化，直到搅拌均匀，得复合燃料；其中，基液、添加剂、富氢水和生物油的重量体积比为70-80:1-5:1-3:15-25；
10.所述的重量体积比为固体以g计，液体以ml计。
11.所述异辛烷为抗爆化合物、丁基烃基茴香醚为稳定剂、异辛醇为互溶剂，富氢水为常压饱和氢气水，常压下氢气浓度为1.4-1.8ppm。
12.本发明制备方法简单，原材料储备丰富，原料成本低，将甲醇、二甲醚混合为基液，采用微乳化技术将添加剂、富氢水、生物油制备成油包水的纳米乳液，制成的新型复合燃料，沸点高、不易挥发、更容易点火、方便运输、安全性高，有显著的社会和经济效益。
具体实施方式
13.以下结合实施例对本发明的具体实施方式作详细说明。
14.实施例1
15.一种替代柴油的复合燃料的制备方法，包括以下步骤：
16.(1)制备添加剂：将纯度99％的异辛烷和纯度98％的丁基烃基茴香醚、纯度99％的异辛醇，按1:1:1的重量比混合，搅拌均匀，得添加剂；
17.(2)制备基液：将纯度99.99％的甲醇和纯度98％的二甲醚，按1:2的体积比混合，搅拌均匀，得基液；
18.(3)微乳化混合：在容器中依次加入基液、添加剂和富氢水，边加入边搅拌，然后分次加入生物油，搅拌乳化，直到搅拌均匀，得复合燃料；其中，基液、添加剂、富氢水和生物油的重量体积比为75:3:2:20。
19.实施例2
20.一种替代柴油的复合燃料的制备方法，包括以下步骤：
21.(1)制备添加剂：将纯度99％的异辛烷和纯度98％的丁基烃基茴香醚、纯度99％的异辛醇，按1:2:2的重量比混合，搅拌均匀，得添加剂；
22.(2)制备基液：将纯度99.99％的甲醇和纯度98％的二甲醚，按1:3的体积比混合，搅拌均匀，得基液；
23.(3)微乳化混合：在容器中依次加入基液、添加剂和富氢水，边加入边搅拌，然后分次加入生物油，搅拌乳化，直到搅拌均匀，得复合燃料；其中，基液、添加剂、富氢水和生物油的重量体积比为78:4:3:15。
24.实施例3
25.一种替代柴油的复合燃料的制备方法，包括以下步骤：
26.(1)制备添加剂：将纯度99％的异辛烷和纯度98％的丁基烃基茴香醚、纯度99％的异辛醇，按2:1:2的重量比混合，搅拌均匀，得添加剂；
27.(2)制备基液：将纯度99.99％的甲醇和纯度98％的二甲醚，按1:1的体积比混合，搅拌均匀，得基液；
28.(3)微乳化混合：在容器中依次加入基液、添加剂和富氢水，边加入边搅拌，然后分
次加入生物油，搅拌乳化，直到搅拌均匀，得复合燃料；其中，基液、添加剂、富氢水和生物油的重量体积比为72:2:3:23。
29.本发明一种替代柴油的复合燃料的制备方法制得的新型复合燃料，能够完全替代现有的石油工业的成品油，经实验证明，相比于石油成品油，不但价格低廉，而且热效率更高、燃烧更充分、排放更低，以实施例1制得的复合燃料为例，具体实验资料如下：
30.本发明实施例1制得的复合燃料与国ⅵ商品柴油质量标准(车用柴油国家标准gb19147-2016)对比，具体见下表1所示：
31.表1本发明与国ⅵ商品柴油质量标准对比表
[0032][0033][0034]
本发明在对实施例1做上述实验的同时，还对实施例2-3也做了同样的对比和实地实验，均取得了与实施例1相同和相近似的结果，这里不再一一列举，表明本发明制备方法稳定，效果好。
[0035]
由上述可以清楚的看出，本发明制备的新型复合燃料相较于国ⅵ商品柴油，总污染物含量更低，十六烷指更高，无多环芳烃，对改善环境空气质量有重要意义。与现有技术相比，有以下技术优势：
[0036]
1.本发明新型燃料采用微乳化技术，实用性强、经济性好；
[0037]
2.本发明复合燃料所使用的原材料甲醇、二甲醚，来源于煤炭及其伴生产物，易于取得，储备丰富，原材料成本低；所使用的原材料生物油，来源于餐厨废弃油脂，变废为宝，既缓解了能源紧缺问题，又解决了餐厨废弃油脂流向餐桌的难题，一箭双雕、一举两得。原
材料来源广泛，采用原材料主要是煤碳、煤层气和焦炉煤气等，储备丰富，原料成本低。充分保障了能源安全；
[0038]
3.本发明复合燃料在性能上能够完全替代柴油，不需要对发动机做特殊改造，替代成本低；
[0039]
4.本发明复合燃料中醇醚、生物油为高含氧量有机化合物，所以制成的新型燃料含氧量高，燃烧非常充分，节约能源，碳排放低。本发明制得的燃料不仅解决了国家能源问题，还能助力“双碳”目标的实现。经实际实验和试验，节能高达40％，既节约汽油、柴油等燃油能源，又彻底消除尾气排放污染；
[0040]
5.本发明复合燃料中含有少量氢气，氢气的热值是汽柴油热值的3倍，每克氢气能释放142兆焦，但点火能量仅为汽油的1/10(0.02mj)，因此含有氢气的复合燃料在燃烧时更有力，更容易点火，发动机动力更足；
[0041]
6.本发明采用微乳化技术制备新型燃料。微乳化技术是将油、水、添加剂均匀混合并制备成微乳液。微乳液因其分散相质点半径小于100nm，也称为纳米乳液。本发明将甲醇、二甲醚混合为基液，采用微乳化技术将添加剂、富氢水、生物油制备成油包水的纳米乳液，制成的新型燃料，沸点高、不易挥发、方便运输、安全性高；
[0042]
7.本发明复合燃料适用汽车、船舶、动力机车、飞行器及坦克等发动机，适用面广，是一种稳定、持久、经济、方便、洁净的新型燃料，有显著的社会和经济效益。

技术特征：

1.一种替代柴油的复合燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备添加剂：将纯度99%的异辛烷和纯度98%的丁基烃基茴香醚、纯度99%的异辛醇，按1-2:1-2:1-2的重量比混合，搅拌均匀，得添加剂；（2）制备基液：将纯度99.99%的甲醇和纯度98%的二甲醚，按1:1-3的体积比混合，搅拌均匀，得基液；（3）微乳化混合：在容器中依次加入基液、添加剂和富氢水，边加入边搅拌，然后分次加入生物油，搅拌乳化，直到搅拌均匀，得复合燃料；其中，基液、添加剂、富氢水和生物油的重量体积比为70-80:1-5:1-3:15-25；所述的重量体积比为固体以g计，液体以ml计。2.根据权利要求1所述的替代柴油的复合燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备添加剂：将纯度99%的异辛烷和纯度98%的丁基烃基茴香醚、纯度99%的异辛醇，按1:1:1的重量比混合，搅拌均匀，得添加剂；（2）制备基液：将纯度99.99%的甲醇和纯度98%的二甲醚，按1:2的体积比混合，搅拌均匀，得基液；（3）微乳化混合：在容器中依次加入基液、添加剂和富氢水，边加入边搅拌，然后分次加入生物油，搅拌乳化，直到搅拌均匀，得复合燃料；其中，基液、添加剂、富氢水和生物油的重量体积比为75:3:2:20。3.根据权利要求1所述的替代柴油的复合燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备添加剂：将纯度99%的异辛烷和纯度98%的丁基烃基茴香醚、纯度99%的异辛醇，按1:2:2的重量比混合，搅拌均匀，得添加剂；（2）制备基液：将纯度99.99%的甲醇和纯度98%的二甲醚，按1:3的体积比混合，搅拌均匀，得基液；（3）微乳化混合：在容器中依次加入基液、添加剂和富氢水，边加入边搅拌，然后分次加入生物油，搅拌乳化，直到搅拌均匀，得复合燃料；其中，基液、添加剂、富氢水和生物油的重量体积比为78:4:3:15。4.根据权利要求1所述的替代柴油的复合燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备添加剂：将纯度99%的异辛烷和纯度98%的丁基烃基茴香醚、纯度99%的异辛醇，按2:1:2的重量比混合，搅拌均匀，得添加剂；（2）制备基液：将纯度99.99%的甲醇和纯度98%的二甲醚，按1:1的体积比混合，搅拌均匀，得基液；（3）微乳化混合：在容器中依次加入基液、添加剂和富氢水，边加入边搅拌，然后分次加入生物油，搅拌乳化，直到搅拌均匀，得复合燃料；其中，基液、添加剂、富氢水和生物油的重量体积比为72:2:3:23。5.根据权利要求1-4任一项所述的替代柴油的复合燃料的制备方法，其特征在于，所述的异辛烷为抗爆化合物、丁基烃基茴香醚为稳定剂、异辛醇为互溶剂，富氢水为常压饱和氢气水，常压下氢气浓度为1.4-1.8ppm。

技术总结

一种替代柴油的复合燃料的制备方法，包括以下步骤：（1）制备添加剂：将纯度99%的异辛烷和纯度98%的丁基烃基茴香醚、纯度99%的异辛醇，按1-2:1-2:1-2的重量比混合，得添加剂；（2）制备基液：将纯度99.99%的甲醇和纯度98%的二甲醚，按1:1-3的体积比混合，得基液；（3）微乳化混合：在容器中依次加入基液、添加剂和富氢水，边加入边搅拌，然后分次加入生物油，搅拌乳化，得复合燃料；其中，基液、添加剂、富氢水和生物油的重量体积比为70-80:1-5:1-3:15-25；本发明制备方法简单，将甲醇、二甲醚混合为基液，采用微乳化技术将添加剂、富氢水、生物油制备成油包水的纳米乳液，制成的新型复合燃料，沸点高、不易挥发、更容易点火、方便运输、安全性高，有显著的社会和经济效益。有显著的社会和经济效益。