專利名稱：一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合燃料及其生產(chǎn)工藝，具體涉及一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
石油工業(yè)堪稱世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈。隨著人類年復(fù)一年地開采石油，常規(guī)原油的可采儲(chǔ)量?jī)H剩1500億噸，而目前全球原油年產(chǎn)量己達(dá)30億噸，如此算來，常規(guī)油的枯竭之日己不十分遙遠(yuǎn)，能源危機(jī)已經(jīng)成為一個(gè)世界性的問題。柴油是石油提煉后的一種油質(zhì)的產(chǎn)物。它由不同的碳?xì)浠衔锘旌辖M成。它的主要成分是含10到22個(gè)碳原子的鏈烷、環(huán)烷或芳烴。它的化學(xué)和物理特性位于汽油和重油之間，沸點(diǎn)在170°C至390°C間，比重為0.82、.845kg/l。目前柴油廣泛用于大型車輛、船艦、發(fā)電機(jī)等。主要用作柴油機(jī)的液體燃料，由于高速柴油機(jī)(汽車用)比汽油機(jī)省油，柴油需求量增長(zhǎng)速度大于汽油。目前一些小型汽車甚至高性能汽車也改用柴油。雖然柴油不像汽油般會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，所以在一定程度上比汽油更環(huán)保和健康，但是，比起汽油來，柴油含更多的雜質(zhì)，它燃燒時(shí)也更容易產(chǎn)生煙塵，造成空氣污染。重油是石油提取汽油、柴油后的剩余重質(zhì)油，其特點(diǎn)是分子量大、粘度高。重油的比重一般在0.82 0.95 kg/1，重油中的可燃成分較多，含碳86% 89%，含氫10% 12%，其余成分氮、氧、硫等很少，重油的發(fā)熱量很高，一般為40000 42000kJ/kg。目前在鋼鐵工業(yè)等方面的鍋爐用燃燒油基本為重油。由于重油的勘探、開發(fā)、煉制技術(shù)比較復(fù)雜，資金投入大，而且容易造成環(huán)境污染。由于柴油與重油的高污染性，同時(shí)由于在20世紀(jì)70年代二次石油危機(jī)之后，油價(jià)上漲，因此需要采取措施使用新能源來替代柴油與重油。天然氣甲烷含量一般在90%以上，是一種很好的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。目前，天然氣被世界公認(rèn)為是最為現(xiàn)實(shí)和技術(shù)上比較成熟的車用汽油、柴油的代用燃料。使用天然氣作為汽車燃料，可以大大降低汽車的排放污染，天然氣的價(jià)格比汽油和柴油低得多因此其運(yùn)營(yíng)成本也大大降低，同時(shí)天然氣的辛烷值高，可達(dá)130，比目前最好的96號(hào)汽油辛烷值高得多，抗爆性能好。雖然天然氣的辛烷值在122-130之間，是良好的車用燃料，但在使用過程中發(fā)現(xiàn)該燃料驅(qū)動(dòng)的車輛在爬坡時(shí)動(dòng)力明顯不足，用餾程的90%點(diǎn)含量分析，燃料中重組分含量幾乎沒有，所以需要采取措施來改善燃料的不足。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:本發(fā)明的目的就是提供一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料及其生產(chǎn)工藝，替代機(jī)動(dòng)車用柴油燃料或鍋爐用燃燒油，降低環(huán)境污染，同時(shí)緩解能源危機(jī)。技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下的技術(shù)方案:
一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料，它 包括甲烷氣體或液化天然氣和抗爆添加劑，其特征在于:所述復(fù)合柴油或重油燃料還包括納米煤、清靜分散劑以及抗氧劑，以質(zhì)量百分比計(jì)，其原料配方包括如下組分:
(1)納米煤20-40%;
(2)甲烷氣體或液化天然氣50-80%;
(3)抗爆添加劑0.08-2.5%;
(4)清凈分散劑0.05-2.5%;
(5)抗氧劑0.1-1%。雖然天然氣的辛烷值在122-130之間，比目前最好的96號(hào)汽油辛烷值高得多，是良好的車用燃料，但在使用過程中發(fā)現(xiàn)該燃料驅(qū)動(dòng)的車輛在爬坡時(shí)動(dòng)力明顯不足，用餾程的90%點(diǎn)含量分析，燃料中重組分含量幾乎沒有，因此采用在燃料中加入用納米煤粉來提高燃料的重組分 含量，同時(shí)在輔助添加劑如抗爆添加劑、清靜分散劑、抗氧劑等的共同作用下，改善燃料的不足。優(yōu)選的，所述復(fù)合柴油或重油燃料的原料配方包括如下組份:
(1)納米煤20-30%;
(2)甲烷氣體或液化天然氣68-80%;
(3)抗爆添加劑0.1-2%;
(4)清凈分散劑0.05-2%;
(5)抗氧劑0.1-1%。優(yōu)選的，所述復(fù)合柴油或重油燃料以甲烷氣體為原料時(shí)，還可以加入0.1-0.2%抗靜電添加劑，所述抗靜電添加劑可以為聚銨鹽或甲基異丁烯酸酯。氣體與固體顆?；旌蠒r(shí)比較容易產(chǎn)生靜電，加入抗靜電添加劑可以迅速導(dǎo)走油品中的靜電荷，從而確保油品使用的安全。優(yōu)選的，所述納米煤的粒徑為20_500nm。優(yōu)選的，所述甲烷氣體在常溫常壓下經(jīng)過脫硫處理，含量大于99%，所述液化天然氣中甲烷的含量大于99%，經(jīng)過脫硫脫氮處理。天然氣中的硫主要是硫化氫，還有少量有機(jī)硫化物，有機(jī)硫化物在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生硫氧化物，天然氣中還含有氮物質(zhì)，在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生氮氧化物，無論是硫化氫、硫氧化物還是氮氧化物都對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，同時(shí)還會(huì)腐蝕設(shè)備，脫硫脫氮處理時(shí)都是需要的。優(yōu)選的，所述抗爆添加劑為醚類物質(zhì)或者醇類物質(zhì)。醚類物質(zhì)和醇類物質(zhì)都是常用的燃料抗爆添加劑，其添加到燃料中，能提供更完全的燃燒，減少CO等排放。其抗爆機(jī)理為:在燃燒過程中，與燃料如汽油中的不飽和烴發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成環(huán)氧化合物，使整個(gè)燃燒過程中生成的過氧化物濃度減少，避免多火焰中心生成，使向未燃區(qū)傳播活性燃燒核心的作用減弱。常用的醚類物質(zhì)和醇類物質(zhì)抗爆劑有甲基叔丁基醚、二丁基醚、乙醇等，都非常廉價(jià)易得。優(yōu)選的，所述清凈分散劑為聚異丁烯基丁二酰亞胺。清凈分散劑為有機(jī)化合物，一般由非極性基團(tuán)和極性基團(tuán)聯(lián)接而成，比如聚異丁烯基丁二酰亞胺就是常用的清凈分散齊U。清凈分散劑能減少油中沉積物，保持燃料系統(tǒng)清潔，分散燃料中已形成的沉渣，使微小的顆粒保持懸浮狀態(tài)，以抑制或減少沉積物的產(chǎn)生。其作用機(jī)理為:清凈分散劑的非極性基團(tuán)延伸到燃料油中，能有效地屏蔽積碳和膠狀物相互聚集，可使粒子被膠溶，分散于油中，其極性基團(tuán)整齊排列在金屬表面上，增加其表面活性，阻止了沉積物的母體物質(zhì)沉積在金屬表面。優(yōu)選的，所述抗氧劑為N，N- 二仲丁基苯二胺?？梢愿纳迫剂系馁A存穩(wěn)定性，因?yàn)槿剂显谫A存過程中會(huì)氧化生成的膠質(zhì)沉渣，在使用過程中溶在燃料中的膠質(zhì)因燃料汽化與霧化而沉積吸入系統(tǒng)，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。N，N-二仲丁基苯二胺就是一種常用的芳胺類抗氧劑，其作用機(jī)理是其分子中所含的較活潑的氫原子可供給在氧化過程中生成的過氧化物自由基，使其失活，從而中斷氧化鏈反應(yīng)，使氧化誘導(dǎo)期大大延長(zhǎng)。一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料的生產(chǎn)工藝，其特征在于:常壓下經(jīng)過加工的納米煤、抗爆添加劑、清凈分散劑、抗氧劑與甲烷氣體按比例混合，制成氣溶膠體，納米煤顆粒均勻懸浮于甲烷氣體中，由靜電捕集納米煤顆粒，在甲烷氣體容器中釋放靜電，與甲烷氣體混合，再增壓或液化即制得所述復(fù)合汽油燃料；還可以在高壓下將經(jīng)過加工的納米煤、抗爆添加劑、清凈分散劑、抗氧劑與液化天然氣，按比例混合，納米煤顆粒均勻懸浮于液化天然氣中，由靜電捕集納米煤顆粒，在液化天然氣容器中釋放靜電，與液化天然氣混合，制備的液體漿料即為所述復(fù)合汽油燃料。優(yōu)選的，所述增壓和高壓所用的壓強(qiáng)為15_25MPa。有益效果:采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明以納米煤和甲烷為主經(jīng)過加工處理制備成復(fù)合柴油或重油燃料，其生產(chǎn)工藝合理，成本低廉，生產(chǎn)的復(fù)合燃料可以很好的替代機(jī)動(dòng)車用柴油燃料或鍋爐用燃燒油，替代優(yōu)勢(shì)明顯，同時(shí)減少環(huán)境污染，以及緩解能源危機(jī)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但同時(shí)說明本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于本實(shí)施例的具體范圍，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
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實(shí)施例1:
按照本實(shí)施例的一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料，以質(zhì)量百分比計(jì)，其原料配方為:納米煤25.0% ；甲烷氣體72.5% ;抗爆添加劑1.0% ;清凈分散劑1.0% ;抗氧劑0.5%。其生產(chǎn)工藝如下:
將粒徑在20-500nm的納米煤2.5kg充入10.8m3的調(diào)和罐中，靜電捕集，捕集場(chǎng)強(qiáng)4、kV/cm，調(diào)和罐氣體進(jìn)出口使用多層無紡布過濾，將罐中空氣置換為7.25kg甲烷(常壓、CH4 > 99%、經(jīng)過脫硫處理)，釋放靜電，顆粒與氣體充分混合，然后在罐內(nèi)首先噴入抗爆添加劑二丁基醚霧狀液體0.1kg,再噴入清凈分散劑聚異丁烯基丁二酰亞胺霧狀液體0.1kg,最后噴入抗氧劑N，N-二仲丁基苯二胺霧狀液體0.05kg，霧化(霧粒直徑< 2.9iim)，攪拌混合為氣溶膠體，復(fù)配為復(fù)合燃料，增壓或液化后儲(chǔ)存?zhèn)溆?。?shí)施例2:
按照本實(shí)施例的一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料，以質(zhì)量百分比計(jì)，其原料配方為:納米煤25.0% ;液化天然氣72.5% ;抗爆添加劑1.0% ;清凈分散劑1.0% ;抗氧劑0.5%。其生產(chǎn)工藝如下:將納米煤2.5kg充入0.2m3的調(diào)和罐中，靜電捕集，捕集場(chǎng)強(qiáng)4、kV/Cm，霧化(霧粒直徑<2.9um)噴入抗爆添加劑二丁基醚0.1kg、清凈分散劑聚異丁烯基丁二酰亞胺0.1kg、抗氧劑N，N-二仲丁基苯二胺0.05kg，釋放靜電；直接注入7.25kg液化天然氣(20MPa、CH4 >99%、經(jīng)過脫硫脫氮處理)，混合攪拌均勻，制成高壓液體漿料，即為復(fù)合燃料。實(shí)施例3:
按照本實(shí)施例的一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料，以質(zhì)量百分比計(jì)，其原料配方為:納米煤20.9% ;甲烷氣體76.5% ;抗爆添加劑1.0% ;清凈分散劑1.0% ;抗氧劑0.5% ；抗靜電添加劑:0.1%。其生產(chǎn)工藝如下:
將粒徑在20-500nm的納米煤2.09kg充入10.8m3的調(diào)和罐中，靜電捕集，捕集場(chǎng)強(qiáng)4、kV/cm，調(diào)和罐氣體進(jìn)出口使用多層無紡布過濾，將罐中空氣置換為7.65kg甲烷(常壓、CH4 > 99%、經(jīng)過脫硫處理)，釋放靜電，顆粒與氣體充分混合，然后在罐內(nèi)首先噴入抗爆添加劑甲基叔丁基醚霧狀液體0.1kg,再噴入清凈分散劑聚異丁烯基丁二酰亞胺霧狀液體
0.1kg,最后噴入抗氧劑N, N-二仲丁基苯二胺霧狀液體0.05kg及0.0lkg的抗靜電添加劑甲基異丁烯酸甲酯的霧化液體，霧化(霧粒直徑< 2.9 y m)，攪拌混合為氣溶膠體，復(fù)配為復(fù)合燃料，增壓或液化后儲(chǔ)存?zhèn)溆?。?shí)施例4:
按照本實(shí)施例的一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料，以質(zhì)量百分比計(jì)，其原料配方為:納米煤21.0%;液化天然氣76.5%;抗爆添加劑1.0%;清凈分散劑1.0%;抗氧劑
0.5%。其生產(chǎn)工藝如下:
將納米煤2.1kg充入0.2m3的調(diào)和罐中，靜電捕集，捕集場(chǎng)強(qiáng)4、kV/cm，霧化(霧粒直徑< 2.9 ym)噴入抗爆添加劑甲基叔丁基醚0.1kg、清凈分散劑聚異丁烯基丁二酰亞胺0.1kg、抗氧劑N, N- 二仲丁基苯二胺0.05kg,釋放靜電；直接注入7.65kg液化天然氣(20MPa、CH4 > 99%、經(jīng)過脫硫脫氮處理)，混合攪拌均勻，制成高壓液體漿料，即為復(fù)合燃料。實(shí)施例5:
按照本實(shí)施例的一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料，以質(zhì)量百分比計(jì)，其原料配方為:納米煤28.9% ;甲烷氣體68.5% ;抗爆添加劑1.0% ;清凈分散劑1.0% ;抗氧劑0.5% ；抗靜電添加劑:0.1%。其生產(chǎn)工藝如下:
將粒徑在20-500nm的納米煤2.89kg充入10.8m3的調(diào)和罐中，靜電捕集，捕集場(chǎng)強(qiáng)
4、kV/cm，調(diào)和罐氣體進(jìn)出口使用多層無紡布過濾，將罐中空氣置換為6.85kg甲烷(常壓、CH4 > 99%、經(jīng)過脫硫處理)，釋放靜電，顆粒與氣體充分混合，然后在罐內(nèi)首先噴入抗爆添加劑乙醇霧狀液體0.1kg,再噴入清凈分散劑聚異丁烯基丁二酰亞胺霧狀液體0.1kg,最后噴入抗氧劑N，N- 二仲丁基苯二胺霧狀液體0.05kg及0.0lkg的抗靜電添加劑聚季銨鹽的霧化液體，霧化(霧粒直徑< 2.9 ii m)，攪拌混合為氣溶膠體，復(fù)配為復(fù)合燃料，增壓或液化后儲(chǔ)存?zhèn)溆?。?shí)施例6: 按照本實(shí)施例的一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料，以質(zhì)量百分比計(jì)，其原料配方為:納米煤29.0%;液化天然氣68.5%;抗爆添加劑1.0%;清凈分散劑1.0%;抗氧劑
0.5%。其生產(chǎn)工藝如下:
將納米煤2.9kg充入0.2m3的調(diào)和罐中，靜電捕集，捕集場(chǎng)強(qiáng)4 9kV/cm，霧化(霧粒直徑
<2.9 u m)噴入抗爆添加劑乙醇0.1kg、清凈分散劑聚異丁烯基丁二酰亞胺0.1kg、抗氧劑N，N- 二仲丁基苯二胺0.05kg，釋放靜電；直接注入6.85kg液化天然氣(20MPa、CH4 > 99%、經(jīng)過脫硫脫氮處理)，混合攪拌均勻，制成高壓液體漿料，即為復(fù)合燃料。上述實(shí)施例中，由于在常壓下的甲烷氣體的體積要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高壓下的液化天然氣的體積，因此，制備過程中，用甲烷氣體制備時(shí)所用的調(diào)和罐的體積要大于用液化天然氣制備時(shí)所用的調(diào)和 罐的體積。
權(quán)利要求
1.一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料，它包括甲烷氣體或液化天然氣和抗爆添加齊U，其特征在于:所述復(fù)合柴油或重油燃料還包括納米煤、清靜分散劑以及抗氧劑，以質(zhì)量百分比計(jì)，其原料配方包括如下組分: (1)納米煤20-40%; (2)甲烷氣體或液化天然氣50-80%; (3)抗爆添加劑0.08-2.5%; (4)清凈分散劑0.05-2.5%; (5)抗氧劑0.1-1%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料，其特征在于:所述復(fù)合柴油或重油燃料的原料配方包括如下組份: (1)納米煤20-30%; (2)甲烷氣體或液化天然氣68-80%; (3)抗爆添加劑0.1- 2%; (4)清凈分散劑0.05-2%; (5)抗氧劑0.1-1%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料，其特征在于:所述復(fù)合柴油或重油燃料以甲烷氣體為原料時(shí)，還可以加入0.1-0.2%抗靜電添加劑，所述抗靜電添加劑可以為聚銨鹽或甲基異丁烯酸酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料，其特征在于:所述納米煤的粒徑為20-500nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料，其特征在于:所述甲烷氣體在常溫常壓下經(jīng)過脫硫處理，含量大于99%，所述液化天然氣中甲烷的含量大于99%，經(jīng)過脫硫脫氮處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料，其特征在于:所述抗爆添加劑為醚類物質(zhì)或者醇類物質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料，其特征在于:所述清凈分散劑為聚異丁烯基丁二酰亞胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料，其特征在于:所述抗氧劑為N，N- 二仲丁基苯二胺。
9.一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料的生產(chǎn)工藝，其特征在于:常壓下經(jīng)過加工的納米煤、抗爆添加劑、清凈分散劑、抗氧劑與甲烷氣體按比例混合，制成氣溶膠體，納米煤顆粒均勻懸浮于甲烷氣體中，由靜電捕集納米煤顆粒，在甲烷氣體容器中釋放靜電，與甲烷氣體混合，再增壓或液化即制得所述復(fù)合汽油燃料；還可以在高壓下將經(jīng)過加工的納米煤、抗爆添加劑、清凈分散劑、抗氧劑與液化天然氣，按比例混合，納米煤顆粒均勻懸浮于液化天然氣中，由靜電捕集納米煤顆粒，在液化天然氣容器中釋放靜電，與液化天然氣混合，制備的液體漿料即為所述復(fù)合汽油燃料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料的生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述增壓和高壓所用的壓強(qiáng)為15-25MPa。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料，以質(zhì)量百分比計(jì)，其原料配方包括如下組分(1)納米煤 20-40%；(2)甲烷氣體或液化天然氣 50-80%；(3)抗爆添加劑 0.08-2.5%；(4)清凈分散劑 0.05-2.5%；(5)抗氧劑 0.1-1%。本發(fā)明還提供了一種新型甲烷的復(fù)合柴油或重油燃料的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明以納米煤和甲烷為主經(jīng)過加工處理制備成復(fù)合柴油或重油燃料，其生產(chǎn)工藝合理，成本低廉，生產(chǎn)的復(fù)合燃料可以很好的替代機(jī)動(dòng)車用柴油燃料或鍋爐用燃燒油，替代優(yōu)勢(shì)明顯，同時(shí)減少環(huán)境污染，以及緩解能源危機(jī)。
文檔編號(hào)C10L3/00GK103205295SQ20131011229
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月2日
發(fā)明者楊成德 申請(qǐng)人:健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院