專利名稱：環(huán)保甲醇柴油的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種甲醇柴油及其制備方法，尤其是一種可再生的環(huán)保甲醇柴油。
背景技術(shù)：
甲醇已被公認(rèn)為內(nèi)燃機(jī)的一種有前途的、清潔的代用燃料。柴油機(jī)燃用甲醇的方法有兩種甲醇—柴油混合燃料和純甲醇燃料，而后者需要改造發(fā)動(dòng)機(jī)，這就使甲醇—柴油混合燃料成為一種既可節(jié)約石油資源又能降低空氣污染的簡單而有效的方法。
柴油摻燒甲醇一般采用乳化的方法配制。乳化燃料的歷史較長20世紀(jì)40年代出現(xiàn)，60年代開始對(duì)柴油—水乳化燃料進(jìn)行廣泛研究，90年代國內(nèi)外學(xué)者開始研究柴油—甲醇和柴油—甲醇—水乳化燃料。如CN1405278和CN1410514就是有關(guān)柴油—水乳化燃料的專利，CN1431280就是有關(guān)柴油—甲醇乳化燃料的專利，CN1339576和CN1428405就是有關(guān)柴油—甲醇—水乳化燃料的專利。雖然比較穩(wěn)定的柴油—甲醇乳化燃料現(xiàn)在已經(jīng)可以配制應(yīng)用，但是乳化液在熱力學(xué)上是一個(gè)不穩(wěn)定的體系，況且乳化劑用量大的問題以及乳化液對(duì)水的敏感性問題(遇水就分層)，直至現(xiàn)在還沒有被很完美地解決，以至于柴油—甲醇乳化燃料到目前還沒有推廣應(yīng)用。而且柴油—甲醇乳化燃料中含有大量的石油柴油，還是沒有從根本擺脫對(duì)石油柴油的依賴。
生物柴油已被公認(rèn)為一種典型的“綠色再生能源”，被認(rèn)為是石油柴油的最適合的替代品。但是，生物柴油的原料為動(dòng)植物油脂，單是動(dòng)植物油脂的價(jià)格就比石油柴油的價(jià)格高許多。因此，生物柴油作為石油柴油的替代品在經(jīng)濟(jì)上還不可行。若參照上述柴油—甲醇乳化燃料的做法，將生物柴油和甲醇通過乳化劑配制成乳化燃料，則還會(huì)存在同柴油—甲醇乳化燃料同樣的弊端。
針對(duì)由植物油脂所制生物柴油的碳鏈結(jié)構(gòu)中均至少含有一個(gè)雙鍵的特點(diǎn)，而雙鍵在化學(xué)上又是一個(gè)比較活潑的部位，比較容易對(duì)其實(shí)施氧化、加成等反應(yīng)。根據(jù)相似相溶的原理，若對(duì)生物柴油實(shí)施化學(xué)改性，即將生物柴油分子中的雙鍵實(shí)施氧化加成反應(yīng)并且使加成上去的基團(tuán)為極性基團(tuán)，就有可能使改性后的生物柴油和甲醇等極性物質(zhì)在不加其它任何助劑的情況下實(shí)現(xiàn)任意比例的互溶，并且可能同時(shí)提高生物柴油的十六烷值，以抵消由于甲醇的加入而使生物柴油的十六烷值降低的影響。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，發(fā)明人成功地將生物柴油進(jìn)行了低成本的化學(xué)改性，使改性后的生物柴油可以和甲醇以任意比例互溶，而且是熱力學(xué)穩(wěn)定體系；同時(shí)化學(xué)改性也提高了生物柴油的十六烷值，這對(duì)由于甲醇的配入而引起的十六烷值降低起到了一部分抵消作用；經(jīng)測試本甲醇柴油對(duì)水的敏感性也大大地降低。這樣就可使生物柴油的使用成本大大降低，進(jìn)行大面積地推廣也成為可能，從而徹底改變目前車用柴油完全依賴于石油柴油的現(xiàn)狀。
經(jīng)在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上測試，尾氣排放可滿足歐洲3號(hào)標(biāo)準(zhǔn)要求；若將改性生物柴油和石化柴油的總比例控制在60％以上時(shí)，不對(duì)現(xiàn)行柴油發(fā)動(dòng)機(jī)做任何改動(dòng)，而且不需對(duì)配入甲醇的改性生物柴油再添加任何其它助劑如十六烷值促進(jìn)劑等，就可直接正常地使用。
從文獻(xiàn)看，除本發(fā)明專利持有人外，在國內(nèi)外現(xiàn)在還沒有人對(duì)生物柴油進(jìn)行化學(xué)改性并且在改性生物柴油中大量地加入甲醇等低成本的含氧燃料以降低生物柴油的成本的工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的問題是利用環(huán)保而低成本的甲醇等含氧燃料，在不加任何助劑的條件下，大量地加入改性生物柴油中，并在滿足生物柴油做為柴油的燃料性能的同時(shí)，最大程度地降低生物柴油的使用成本，其目的是提供一種低成本的環(huán)保甲醇柴油。
本發(fā)明一種環(huán)保甲醇柴油，其組分及其質(zhì)量百分比含量為改性生物柴油40％～90％；甲醇10％～60％；石化柴油0％～30％；本發(fā)明環(huán)保甲醇柴油的一種制備方法，該方法是在常溫常壓下，按改性生物柴油40％～90％；甲醇10％～60％；石化柴油0％～30％加入攪拌容器中，攪拌1～3分鐘，即得目標(biāo)產(chǎn)物環(huán)保甲醇柴油。
其中，所述改性生物柴油是將有機(jī)羧酸改性劑和無機(jī)酸改性劑以及植物油制成的生物柴油加入到反應(yīng)釜中，在攪拌下升溫至30℃～80℃，在0.1～10小時(shí)內(nèi)勻速加入氧化改性劑，在恒溫下繼續(xù)反應(yīng)0.5～5小時(shí)后，靜置分層，取上層液體中和至pH＝7～8，然后進(jìn)行水洗及干燥，即得改性后的生物柴油。
其中，有機(jī)羧酸改性劑是甲酸、乙酸、丙酸、乙二酸、異丙酸和苯磺酸中的一種或幾種；無機(jī)酸改性劑是硫酸、磷酸、硝酸和鹽酸中的一種或幾種；有機(jī)羧酸改性劑和無機(jī)酸改性劑的用量為原料生物柴油質(zhì)量的5％～30％；氧化改性劑是高錳酸鉀、濃硫酸、濃硝酸、雙氧水、重鉻酸鉀、空氣和氧氣中的一種或幾種，用量為原料生物柴油質(zhì)量的3％～50％。
本發(fā)明通過實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案，不僅解決了本發(fā)明所提出的問題以及要達(dá)到的目的，而且本發(fā)明的技術(shù)方案具有實(shí)質(zhì)性的特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步在于(1)制備過程中對(duì)原料的加入順序沒有要求，原料加入后只需攪拌即可，工藝簡單，易于控制，生產(chǎn)成本極低廉。
(2)所用甲醇和改性生物柴油均可不從石油原料制得，石化柴油在本發(fā)明中也可以不使用，從而可徹底擺脫對(duì)石油柴油的依賴，并且由于低價(jià)格含氧燃料甲醇的大量加入，很大程度地降低了生物柴油的使用成本，有利于生物柴油的普及推廣應(yīng)用。
(3)本發(fā)明所配制的環(huán)保甲醇柴油的另一大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)水的敏感性很弱，克服了石化柴油—甲醇乳化燃料對(duì)水極端敏感的致命缺點(diǎn)，這使本發(fā)明所配制的環(huán)保甲醇柴油對(duì)儲(chǔ)存、運(yùn)輸和實(shí)際應(yīng)用的外界條件的要求較為寬松，易于被推廣使用。
(4)經(jīng)在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上測試，尾氣排放可滿足歐洲3號(hào)標(biāo)準(zhǔn)要求；若將改性生物柴油和石化柴油的總比例控制在60％以上時(shí)，不對(duì)現(xiàn)行柴油發(fā)動(dòng)機(jī)做任何改動(dòng)，而且不需對(duì)配入甲醇的改性生物柴油再添加任何其它助劑如十六烷值促進(jìn)劑等，就可直接正常地使用。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作出進(jìn)一步地詳細(xì)說明。
由于甲醇含量超過45％時(shí)，現(xiàn)行柴油機(jī)在不進(jìn)行任何改造的情況下不能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，在下面的實(shí)施例中，沒有涉及到甲醇含量超過45％的實(shí)施例。
實(shí)施例1在1000ml的燒杯中依次加入600g的改性生物柴油和400g的甲醇，同時(shí)用玻璃棒進(jìn)行攪拌1～3分鐘，可得甲醇柴油1000g，熱值為31kJ/g。
經(jīng)臺(tái)架試驗(yàn)表明，在不改變柴油機(jī)結(jié)構(gòu)的情況下，柴油機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，最大油門時(shí)也未出現(xiàn)黑煙，排放完全滿足歐洲3號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例2在1000ml的燒杯中依次加入700g的改性生物柴油和300g的甲醇，同時(shí)用玻璃棒進(jìn)行攪拌1～3分鐘，可得甲醇柴油1000g。熱值為32kJ/g。
臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果同實(shí)施例1。
實(shí)施例3在1000ml的燒杯中依次加入800g的改性生物柴油和200g的甲醇，同時(shí)用玻璃棒進(jìn)行攪拌1～3分鐘，可得甲醇柴油1000g。熱值為34kJ/g。
臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果同實(shí)施例1。
實(shí)施例4在1000ml的燒杯中依次加入500g的改性生物柴油、150g的石化柴油和350g的甲醇，同時(shí)用玻璃棒進(jìn)行攪拌1～3分鐘，可得甲醇柴油1000g。熱值為33kJ/g。
臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果同實(shí)施例1。
實(shí)施例5在1000ml的燒杯中依次加入500g的改性生物柴油、200g的石化柴油和300g的甲醇，同時(shí)用玻璃棒進(jìn)行攪拌1～3分鐘，可得甲醇柴油1000g。熱值為34kJ/g。
臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果同實(shí)施例1。
實(shí)施例6在1000ml的燒杯中依次加入500g的改性生物柴油、250g的石化柴油和250g的甲醇，同時(shí)用玻璃棒進(jìn)行攪拌1～3分鐘，可得甲醇柴油1000g。熱值為35kJ/g。
臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果同實(shí)施例1。
實(shí)施例7在1000ml的燒杯中依次加入500g的改性生物柴油、300g的石化柴油和200g的甲醇，同時(shí)用玻璃棒進(jìn)行攪拌1～3分鐘，可得甲醇柴油1000g。熱值為36kJ/g。
臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保甲醇柴油，其組分及其質(zhì)量百分比含量如下組分 含量改性生物柴油40％～90％；甲醇10％～60％；石化柴油0％～30％。
2.一種用于權(quán)利要求1所述的環(huán)保甲醇柴油的制備方法，該方法是在常溫常壓下，按改性生物柴油40％～90％；甲醇10％～60％；石化柴油0％～30％加入攪拌容器中，攪拌1～3分鐘，即得目標(biāo)產(chǎn)物環(huán)保甲醇柴油。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)保甲醇柴油，其組分及其質(zhì)量百分比含量為改性生物柴油40％～90％；甲醇10％～60％；石化柴油0％～30％，在常溫常壓下混合攪拌均勻即可。本發(fā)明工藝簡單，成本低廉，無污染，經(jīng)在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上測試，排放可滿足歐洲3號(hào)標(biāo)準(zhǔn)要求，而且將改性生物柴油和石化柴油的總比例控制在60％以上，就可在現(xiàn)有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上直接應(yīng)用。本發(fā)明中所述石油柴油也可以不加，從而徹底擺脫了對(duì)石油柴油的依賴，對(duì)缺油富煤的國家走能源多元化的發(fā)展道路具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
文檔編號(hào)C10L1/04GK1865409SQ200610012869
公開日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2006年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月24日
發(fā)明者李忠, 張小兵, 鮑衛(wèi)仁, 米杰, 謝克昌 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)