一種環(huán)保型乳化燃料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及能源化工領域，尤其涉及到一種環(huán)保型乳化燃料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]全球石油資源日漸枯竭，能源危機越來越嚴重，而且化石燃料的燃燒也造成了非常嚴重的環(huán)境污染。
[0003]生物質能作為一種清潔的可再生能源，不僅可以實現(xiàn)C02零排放，而且是唯一可以獲得液體燃料的可再生能源，在世界范圍內得到越來越多人的青睞。經高壓液化和熱裂解兩種方法均能將生物質轉化為類似石油的粘稠狀物質生物油。生物質熱裂解制備生物油是以木材、秸桿等農林木材為原料，在中溫、快速加熱、缺氧、快速冷凝的熱裂解技術條件下獲得的一種替代液體燃料:生物油。生物質熱裂解得到的生物油是一種外觀呈棕黑色、不透明粘稠、有流動性和刺激性氣味的混合物，它的極性大、水分含量高、氧含量高、粘度大、熱值低，同時pH值低，并不能直接用于現(xiàn)有的柴油機上，需要以一定的比例摻入柴油中使用。
[0004]生物質熱裂解制備的生物油由于極性大，導致了和柴油的不相混溶，因此需要通過添加一定的乳化劑，使生物質熱裂解生物油和柴油形成具有一定穩(wěn)定性的均一體系。目前對生物油的乳化還主要停留在試驗階段，乳化過程存在的主要障礙是在乳化劑一定的條件下生物油的添加量太低，采用添加乳化助劑來增加生物油的添加量是一種很有前景的方法。而且大部分的試驗采用的是經過處理除去木質素的生物油或者是生物油中的一部分，但是這些處理過程都會很大程度上增加乳化過程的成本，所以要采用全組分的生物油原油進行乳化。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提供了一種成本低、燃燒熱值高、燃燒時對環(huán)境污染少的乳化燃料。
[0006]本發(fā)明還提供了上述環(huán)保型乳化燃料的制備方法，該方法操作簡單、生產成本低。
[0007]—種環(huán)保型乳化燃料，其原料的質量百分比組成為:
柴油69-94%
乳化劑0.5-5%
生物油5-25%
其余為助劑。
[0008]所述的柴油可以選自常見的市售產品，例如0#柴油。
[0009]所述的生物油一般利用林業(yè)廢棄物、農業(yè)廢棄物、草本生物質和水生植物等生物質制取得到。所選的生物質經過干燥、破碎和篩分等預處理程序后，選取粒徑在
0.4mm-0.6mm的物料，在帶噴淋冷凝的生物質流化床快速熱裂解液化試驗系統(tǒng)上進行熱裂解，該實驗系統(tǒng)主要包括:給料系統(tǒng)、熱解反應器、焦炭分離系統(tǒng)、冷凝系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，裂解溫度為400°C -600°C，冷凝得到的液體即為生物油。所述的林業(yè)廢棄物、農業(yè)廢棄物、草本生物質或水生植物可選用常見的樟子松、花梨木、稻殼、稻桿或海藻等，所得生物油的組—成成分主要有醇類、醛類、酮類、酸類、酚類、糖類，另外還包括少量的呋喃、酯和烴類等其他成分。生物質熱裂解生物油由于極性大，導致了和柴油的不相混溶，因此需要通過添加一定的乳化劑，使得生物質熱裂解油和柴油形成具有一定穩(wěn)定性的均一體系。通過生物油/柴油的乳化，可以有效的降低生物油的酸性和粘度，提高熱值，可以在不對柴油機進行較大改動的情況下進行正常燃燒。常用的乳化劑由司班(SPAN)系列表面活性劑、吐溫(TWEEN)系列表面活性劑組成，其質量百分比組成為:
表面活性劑A 55-85%
表面活性劑B 15-45% ；
表面活性劑A為司班(SPAN)系列表面活性劑中的一種或多種，司班(SPAN)系列表面活性劑是指失水山梨醇脂肪酸酯類表面活性劑，優(yōu)選的表面活性劑A為山梨醇酐單月桂酸酯(SPAN 20)、山梨醇酐單棕櫚酸酯(SPAN40)、山梨醇酐單硬脂酸酯(SPAN60)、山梨醇酐單油酸酯(SPAN80)山梨醇酐三油酸酯(SPAN85)中的一種或幾種，且均可選自市售產品；表面活性劑B為吐溫(TWEEN)系列表面活性劑中的一種或多種，吐溫(TWEEN)系列表面活性劑是指聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯類表面活性劑，優(yōu)選的表面活性劑B為聚氧乙烯山梨醇酐單月桂酸酯(TWEEN20)、聚氧乙烯山梨醇酐單棕櫚酸酯(TWEEN40)、聚氧乙烯山梨醇酐單硬脂酸酯(TWEEN60)和聚氧乙烯單油酸失水山梨醇酯(TWEEN80)中的一種或幾種，同樣可以選擇市售產品。
[0010]為了進一步提高乳化燃料的穩(wěn)定性，可在乳化燃料中加入助劑，助劑可選用醇或無機鹽，其中，以乳化燃料總質量計，助劑的加入質量百分比為0?10%，進一步優(yōu)選的，以乳化燃料總質量計，醇的加入質量百分比為1-5%，無機鹽的加入質量百分比分別為
0.1-3% ;其中，醇選自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇和辛醇中的一種或幾種；無機鹽選自NaCl和KC1中的一種或兩種。
[0011]上述乳化燃料可選用下述方法制備，包括:室溫下，將乳化劑加入到柴油中攪拌均勻，然后再加入生物油，攪拌均勻即可得到乳化燃料；進一步優(yōu)選的制備條件為:將乳化劑加入柴油中，在5000-8000轉/分下條件下攪拌3分鐘以上，然后加入生物油在10000-12000轉/分條件下繼續(xù)攪拌3分鐘以上，即得所述乳化燃料。
[0012]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
(1)所制備的環(huán)保型乳化燃料是穩(wěn)定均一的體系，有效的降低了生物油的酸性和粘度，提高了熱值，可以在不對柴油機進行較大改動的情況下進行正常燃燒，是短期內實現(xiàn)生物質熱裂解油大規(guī)模應用的一種有效方式；
(2)利用本發(fā)明的環(huán)保型乳化燃料可減緩對化石燃料的消耗速度，同時減少對環(huán)境的污染；
(3)農林木材等生物質經過熱裂解得到生物油，熱裂解油和柴油乳化得到的乳化燃料在熱值上接近柴油，粘度、閃點、凝點、冷濾點以及S含量等各項指標達到輕柴油技術標準檢測(GB252-2000)標準，具備了替代柴油進入商業(yè)化的巨大潛力。
【具體實施方式】
[0013]實施例1
樟子松物料經過干燥、破碎和篩分等預處理程序后，選取粒徑在0.4mm-0.6mm的物料，在帶噴淋冷凝的生物質流化床快速熱裂解液化試驗系統(tǒng)上進行熱裂解，裂解溫度為400°C-600°C,冷凝得到的液體即為樟子熱裂解松生物油。將span80和tween80按照質量百分數(shù)65%和35%的比例混合并進行機械攪拌制備得到乳化劑。選用上述樟子松熱裂解生物油為原料，按照乳化劑3g、0#柴油90g和生物油7g的比例配制乳化燃料。具體步驟為:將0#柴油和上述配制的乳化劑先后加入攪拌器內，在5000轉/分鐘下攪拌5分鐘，然后加入樟子松熱裂解生物油，在12000轉/分鐘下繼續(xù)攪拌5分鐘，即得穩(wěn)定的乳化燃料，乳化燃料的物化性質見表1。
[0014]實施例2
以花梨木為原料，按照實施例1相同的方法制取花梨木熱裂解生物油。將span60和tween60按照質量百分數(shù)71%和29%的比例混合并進行機械攪拌制備得到乳化劑。選用上述花梨木熱裂解生物油為原料，按照乳化劑5g、0#柴油78g和生物油17g的比例配制乳化燃料。具體步驟為:將0#柴油和上述配制的乳化劑先后加入攪拌器內，在5000轉/分鐘下攪拌10分鐘，然后加入花梨木熱裂解生物油和1.5g正丁醇，在10000轉/分鐘下繼續(xù)攪拌10分鐘，即得穩(wěn)定的乳化燃料，物化性質見表1。
[0015]實施例3