一种清洁燃料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及汽车替代燃料技术领域，尤其涉及一种清洁燃料及其制备方法。所述清洁燃料由包括生物柴油基础组分、助溶剂、分散剂、改性剂、甲醇和石化柴油的原料制备得到；所述生物柴油基础组分由棕榈油和甲醇在催化剂的作用下反应得到；所述催化剂包括氢氧化钾和硝酸铈。本发明专利技术在制备述生物柴油基础组分的过程中，提高了反应温度，延迟了反应时间，同时采用包括氢氧化钾和硝酸铈为催化剂，因此，在发生酯交换反应的同时发生多种复杂反应，得到产物包含多种含氧极性化合物，促进甲醇在其中分散，形成分散更细，更稳定的乳液。采用上述生物柴油基础组分与其他组分协同作用，可以形成分散粒度小、稳定时间长的清洁燃料。稳定时间长的清洁燃料。

【技术实现步骤摘要】
一种清洁燃料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及汽车替代燃料
，尤其涉及一种清洁燃料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济快速发展，我国对石油进口依赖度日益提高，而国际上石油资源日渐紧缺，能源替代已成为世界各国的战略目标。煤基甲醇具有生产原料丰富、技术成熟、生产成本较低的优势。我国的能源结构特点为“缺油、少气、富煤”，煤基甲醇燃料以其良好的燃烧特性、原料来源丰富、技术成熟、基本生产设施已具相当规模等优势成为适合我国国情的发动机替代燃料。
[0003]相比于煤炭、汽油、柴油来说，甲醇具有分子式单一、结构简单，其燃烧排放非常清洁，没有颗粒物(PM2.5、PM10)、臭氧、二氧化硫、CO、汞及其化合物排放。煤基醇醚清洁燃料可以替代煤炭、汽柴油，可极大缓解困绕我国的大气污染，尤其契合我国贫油、少气、多煤能源结构的主要特点。因此，甲醇作为煤化工的重要衍生产品，是目前公认的极具前途的替代燃料之一。由于甲醇的清洁性、来源广泛，作为汽油机替代燃料具有高辛烷值低污染和无排烟等特点，可以单独或与汽油混合在点燃发动机中使用，发动机的动力性、经济性和减排效果明显提高。煤基甲醇已经在汽油机车用替代燃料领域在西部多个省份开展了试用和推广，对于我国实施能源多元化和能源替代战略具有积极的意义。
[0004]与汽油机相比，柴油机具有热效率高、爆发压力高、输出转矩大、燃油经济性好、CO和HC排放量低等优点，成为公路货物运输、船舶运输、农业机械、工程机械领域、军用车辆的主要发动机。根据交通运输部《交通运输行业发展统计公报》数据，以柴油机为主导动力的公路运输承担了2017年我国客运总量的78.8％和货运总量的78.0％，支撑着我国经济的高速发展。但是，柴油机污染物排放同时也占到发动机污染物排放总量的80％以上。降低柴油机污染排放是实现清洁排放的主要任务。随着国家对低碳、清洁燃料的要求，柴油清洁排放已经是能源领域的重要发展方向。
[0005]甲醇是一种含氧清洁燃料，用于发动机上可有效降低碳烟，同时，由于甲醇的汽化潜热较高，在燃烧室内会大量吸热，使燃烧温度降低，可大大降低NOX的排放。另一方面，每年柴油的消耗量远远大于汽油的消耗量，如果甲醇柴油能像甲醇汽油一样得以推广，这对于节约能源和国家能源战略来说绝对是起着至关重要的作用。然而，甲醇柴油在柴油机的进行应用的过程中面临诸多困难。甲醇的十六烷值很低，纯甲醇直接在柴油机上压燃使用不易实现，一般采用将其与柴油混合形成乳化液或掺混的形式来使用。乳化甲醇柴油因制取简捷、燃烧性能好、燃烧废气(HC、CO、Ox)及颗粒物(PM)排放含量低等诸多优点而获得重视；同时，醇类燃料是国际公认的一种清洁代用燃料，美国环保局认为：采用甲醇燃料是实现清洁环境的最有效的方法。而且，10％～30％部分替代甲醇柴油比柴油的成本下降约10％～20％，具有广阔的应用前景。
[0006]甲醇与柴油混合相容性受到分散粒度、分子极性、温度稳定性等诸多条件限制。甲醇(CH3OH)是含有极性羟基(OH)的含氧碳氢化合物，是强极性物质。而柴油是由各种烃类或
非烃组成的混合物，烃类化合物是非极性分子。根据相似相溶原理，甲醇和柴油不能完全混合，在常温下柴油中能溶解大约3％的甲醇，当甲醇含量超过3％，甲醇和柴油难以均匀混合形成稳定的乳化液。目前很多研究者都在积极开发研制一种能使甲醇与柴油混合得比较好的添加剂，但是一直没有一种添加剂被成功的研制出来，这使得甲醇柴油的一直没有在柴油发动机上广泛应用。
[0007]中国专利201911162980.4公开了一种高清洁车用甲醇柴油及制备方法。该方法为一种高清洁车用甲醇柴油，包括柴油、甲醇、棕榈油、催化剂和乳化剂，所述甲醇柴油各组分按重量份数的配比为：柴油20～50份，甲醇70～90份，棕榈油10～35份，催化剂5～10份，乳化剂0.5～2份。该技术配方组成中，甲醇含量高，甲醇占主要部分。在甲醇含量高的溶液中，甲醇柴油容易形成相对稳定的乳液，而且甲醇的十六烷值仅为5，甲醇含量过高会导致整体十六烷值过低。该燃料在柴油机中是否能够稳定燃用需要进一步考察。
[0008]中国专利202110449902.3公开了一种合成柴油，包括以下重量份的组分：甲醇28～35份；MTBE 28～35份；增粘剂42～50份；三乙醇胺1.5～2.1份；磷酸氢二钠0.1～0.3份。该配方中含有42～50份的废机油、吐温80以及烟油，其中废机油和烟油有可能含有金属或有毒有害物质，而且含有一定量的钠和磷。该配方导致制备的柴油含有毒有害物质，该燃料在使用中或者发动机燃气中可能会含有一定量的有毒有害污染物的排放。
[0009]中国专利201710293611.3公开了一种混合柴油燃料，由柴油和添加物组成，所述添加物为碳原子个数为6～8的有机不饱和环状含氧化合物燃料，所述有机不饱和环状含氧化合物燃料为苯甲醇、2
‑
苯乙醇和苯甲醚中的至少一种，所述混合柴油燃料的含氧量为1.27％～4.48％。该技术所用的苯甲醇、2
‑
苯乙醇和苯甲醚主要为含苯环类化合物，含苯环类添加剂成本高，导致混合柴油燃料经济性差，而且含苯环类化合物对人体具有一定毒性，制备和使用者存在中毒危险。
[0010]综合以上现有技术可知，在乳化甲醇柴油制备过程中，由于甲醇与石化柴油极性差别过大导致甲醇柴油分散性差，稳定时间短，而目前公开的甲醇柴油燃料制备技术中，甲醇柴油的稳定性差或者添加剂的添加量大。

技术实现思路

[0011]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种清洁燃料及其制备方法，本专利技术提供的清洁燃料的分散粒径小，稳定时间长。
[0012]本专利技术提供了一种清洁燃料，由包括生物柴油基础组分、助溶剂、分散剂、改性剂、甲醇和石化柴油的原料制备得到；所述生物柴油基础组分由棕榈油和甲醇在催化剂的作用下反应得到；所述催化剂包括氢氧化钾和硝酸铈。本专利技术在制备述生物柴油基础组分的过程中，提高了反应温度，延迟了反应时间，同时采用包括氢氧化钾和硝酸铈为催化剂，因此，在发生酯交换反应的同时发生多种复杂反应，得到产物包含棕榈酸甲酯，棕榈酸单甘油酯，棕榈酸甘油甲酯、棕榈酸等多种含氧极性化合物，这些化合物能够促进甲醇在其中分散，使得形成的乳化甲醇柴油燃料形成分散更细，更稳定的乳液。采用上述含有多种极性组分的生物柴油基础组分与石化柴油复配得到柴油组分，并在所述分散剂、助溶剂的作用下，可以形成分散粒度小、稳定时间长的清洁燃料。
附图说明
[0013]图1为本专利技术对比例1、对比例2和对比例3的燃料在摇晃前的燃料分层情况图；
[0014]图2为本专利技术对比例1、对比例2和对比例3的燃料在摇晃后的燃料分层情况图；
[0015]图3为本专利技术对比例1、对比例2和对比例3的燃料在静置0.5h后的燃料分层情况图；
[0016]图4为本专利技术对比例4、对比例5和实施例1的燃料在摇晃前的燃料分层情况图；
[0017]图5为本专利技术对比例4、对比例5和实施例1的燃料在摇晃后的燃料分层情本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种清洁燃料，由包括生物柴油基础组分、助溶剂、分散剂、改性剂、甲醇和石化柴油的原料制备得到；所述生物柴油基础组分由棕榈油和甲醇在催化剂的作用下反应得到；所述催化剂包括氢氧化钾和硝酸铈。2.根据权利要求1所述的清洁燃料，其特征在于，所述生物柴油基础组分按照以下方法进行制备：将棕榈油、甲醇和催化剂分散液混合，在40～80℃下反应，得到的产物溶液静置分层，得到的上层溶液即为生物柴油基础组分。3.根据权利要求1所述的清洁燃料，其特征在于，所述棕榈油和甲醇的质量比为6～8：2；所述催化剂的质量占所述棕榈油和甲醇的质量总和的0.1％～1％。4.根据权利要求1所述的清洁燃料，其特征在于，所述催化剂中，氢氧化钾和硝酸铈的质量比为7～12：0.5～1.5。5.根据权利要求1所述的清洁燃料，其特征在于，所述助溶剂包括丙二醇甲醚、乙二醇甲乙醚、丙二醇甲乙醚、乙二醇单丁酯、乙二醇双丁酯、乙二醇甲醚、乙二醇甲醚醋酸酯和油酸中的至少一种；所述丙二醇甲醚、乙二醇甲乙醚、丙二醇甲乙醚、乙二醇单丁酯、乙二醇双丁酯、乙二醇甲醚、乙二醇甲醚醋酸酯和油酸的体积比为0～5：0～5：0～5：0～5：0～5：0～5：0～5：0～5。6.根据权利要求1所述的清洁燃料，其特征在于，所述分散剂包括油酸、op
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10、辛基酚聚氧乙烯醚、Span
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80、Span
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60、Tween
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80和Tween
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【专利技术属性】
技术研发人员：冯洪庆，赵梅梅，杨朝合，张奎同，张秀霞，邢涛，牛振泽，张西标，李涛，尹洪清，王振华，吴永国，路文学，吕传磊，
申请(专利权)人：中国石油大学华东兖矿化工有限公司兖矿新能源研发创新中心，
类型：发明
国别省市：