專利名稱：一種生物合成柴油及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種生物合成柴油及其制備方法，屬于柴油乳化技術領域。
背景技術：
自1913年，英國劍橋大學HopKinson提出柴油摻水燃燒技術，迄今已有100歷史，各國科學工作者相繼采用超聲波、激光、乳化等技術手段，實現了柴油摻水燃燒，在科學實驗和鍋爐中燃燒的實際應用中取得了可喜的成果，然而，由于化學工業發展進程中的種種原因，乳化技術也相應受到一定阻礙。柴油摻水的乳化液大多數為白色液體，其水顆粒大，容易分層、出水，存放時間短，因此推廣應用中問題頗多。另一方面許多研究人員為追求排放標準的提高，片面追求經濟效益，柴油摻水的水含量過高，導致燃燒中的動力不足，冷起動困難。因此，許多研究人員的科研成果在推廣應用中夭折，不能實現商品化，其重要原因，柴油摻水技術的添加劑尚未真正過關。
近年來，由于全球性的石油資源短缺，促使各國對新能源的研究越來越重視，柴油摻水技術不僅能大大節約能源，同時可以有效的控制燃燒過程中排放出的有害物質對大氣層的污染，保護人類的身體健康。由此世界各國政府投入大量資金，嘗試不同的技術手段，攻克難關，獲取新型燃料，以滿足市場商品化的要求，滿足國民經濟的發展的需要。
本申請人曾經于2003年11月7日提出了名稱為“一種乳化柴油及其制備方法”的發明專利，專利號為200310103534.9，該專利公開了一種乳化柴油，該乳化柴油的缺點是其抗腐蝕性能不好，還達不到國家規定的標準；乳化柴油在接觸到水以后容易變色，造成出水，影響乳化柴油的燃燒性能；乳化柴油的氧化速度快，油品容易變黑，影響燃燒性能，最終影響了柴油的動力性能。
發明內容
本發明的目的是提出一種生物合成柴油及其制備方法，改變已有技術中添加劑的成分和乳化柴油的制備方法，以解決柴油摻水乳化燃燒中所存在的問題，提高由添加劑制備的生物合成柴油的燃燒性能。
本發明提出的生物合成柴油，各成分的重量百分比為油性添加劑 4％-7％水性添加劑 2％-3％硝酸異辛脂 0.1％-0.15％柴油78％-90％水 4％-12％
上述生物合成柴油的制備方法，包括如下步驟(1)按上述比例將油性添加劑、柴油總量的1/2-2/3和水相混，加溫至45℃-50℃后攪拌，攪拌速度為650-700轉/分；(2)在步驟(1)的溶液中按比例加入水性添加劑，攪拌10-20分鐘；(3)待油料清透后，按比例加入剩余柴油，最后按比例加入硝酸異辛脂攪拌均勻。
上述生物合成柴油的制備方法中，所用的水性添加劑，其中各成分的重量百分比為三乙醇胺 2％～7％一乙醇胺 3％～10％環己胺5％～15％乙二醇單乙醚 3％～7％異丙醇1％～3％碳酸環己胺1％～6％苯駢三氮唑(其化學代號T706)1％～5％甲醇 3％～12％氨水(其中含氨量為21.2％) 45％～55％乙二醇1％～8％上述水性添加劑的制備方法，包括如下步驟(1)按比例將苯駢三氮唑加入到甲醇中攪拌溶解，再按比例加入碳酸環己胺，完全溶解后，按比例加入乙二醇單乙醚，最后按比例加入異丙醇；(2)按比例每相隔10分鐘依次將三乙醇胺、一乙醇胺、環己胺，后者加入前者攪拌；(3)將上述步驟(1)和步驟(2)制備的溶液分別加入到氨水溶液中，待溶解后將兩種溶液相混，攪拌10分鐘；(4)按比例將乙二醇加入到上述步驟(3)制備的溶液中，攪拌均勻即得水性添加劑。
本發明提出的生物合成柴油的制備方法，與已有技術相比，改變了其中水性添加劑的成分，增加了硝酸異辛脂，以使柴油燃燒充分；提高制備過程中的油溫，以加快柴油與添加劑的反應，縮短柴油的合成時間。利用本發明方法制備的生物合成柴油，經國家有關部門檢測，廢氣煙度排放明顯下降，降幅為40％以上，煙氣中所含顆粒物值從3.8Rb下降為1.0Rb，達到歐III標準；冷啟動性能和油耗情況與純柴油相比，無明顯差異，動力性能提高6.4％，而且合成柴油的制造成本明顯低于純柴油的價格。本發明方法制備的柴油，其特點是外觀透徹明亮，沒有機械雜質，物理性能穩定，存放期超過一年，油品互溶性較好，抗氧化性強，抗凍性強，冷凝點可達-11℃，防腐性能達國家標準的1a級，動力性能基本相同于0#柴油。在使用中不需要調整噴油嘴角度和清洗油箱，冷起動性能優良。同時節約能源16％-20％，又能充分利用植物再生資源，燃燒的排放效果明顯改善，對凈化大氣、造福人類具有十分重要的經濟效益和社會效益。
具體實施例方式
本發明提出的生物合成柴油的制備過程中，所用的油性添加劑，已經在專利號為200310103533.4的專利文件中公開，各成分的重量百分比為棉籽油酸66％-75％二茂鐵 0.1％-0.5％1010抗氧劑 0.5％-3％山梨糖醇本酐單硬脂酸聚氧乙烯(20)醚(簡稱司盤-20)和聚氧乙烯(20)山梨醇酐單月桂酸酯(簡稱吐溫-20)的混合物，其混合比例為山梨糖醇本酐單硬脂酸聚氧乙烯(20)醚∶聚氧乙烯(20)山梨醇酐單月桂酸酯的混合物＝30％∶70％0.5％-5％鄰二甲苯5％-10％0#柴油 7％-16％上述油性添加劑的制備方法，包括如下步驟(1)按上述比例將二茂鐵和1010抗氧劑加入到鄰二甲苯中，攪拌溶解；(2)按上述比例將山梨糖醇本酐單硬脂酸聚氧乙烯(20)醚和聚氧乙烯(20)山梨醇酐單月桂酸酯的混合液加入到棉籽油酸液體中，加溫至50℃攪拌10分鐘；(3)將上述第1步制備的溶液倒入第2步制備的溶液中，攪拌10分鐘；(4)按上述百分比將0#柴油倒入上述第3步的溶液中，即得油性添加劑。
上述油性添加劑中，所用的棉籽油酸由江蘇永林油脂化工有限公司生產，其中的1010抗氧劑，其化學名稱、化學分子式、性狀、生產廠家等參見“化工產品手冊”，1999年1月第3版。
以下列舉油性添加劑的制備實施例，并設每個實施例的制備量為100公斤實施例一(1)將500克二茂鐵和3公斤1010抗氧劑加入到10公斤鄰二甲苯中，攪拌溶解；(2)將500克山梨糖醇本酐單硬脂酸聚氧乙烯(20)醚和聚氧乙烯(20)山梨醇酐單月桂酸酯的混合液體加入到72公斤棉籽油酸液體中，加溫至50℃攪拌10分鐘；(3)將上述第一步制備的溶液倒入第二步制備的溶液中，攪拌10分鐘。
(4)將14公斤0#柴油倒入上述第3步的溶液中，攪拌均勻后即得油性添加劑。
實施例二(1)將1公斤二茂鐵和2公斤1010抗氧劑加入到7公斤鄰二甲苯中，攪拌溶解；(2)將1公斤山梨糖醇本酐單硬脂酸聚氧乙烯(20)醚和聚氧乙烯(20)山梨醇酐單月桂酸酯的混合液加入到73公斤棉籽油酸液體中，加溫至50℃攪拌10分鐘；(3)將上述第1步制備的溶液倒入第2步制備的溶液中，攪拌10分鐘。
(4)將16公斤0#柴油倒入上述第3步的溶液中，攪拌均勻后即得油性添加劑。
實施例三(1)將1.5公斤二茂鐵和1.5公斤1010抗氧劑加入到7公斤鄰二甲苯中，攪拌溶解；
(2)將1公斤山梨糖醇本酐單硬脂酸聚氧乙烯(20)醚和聚氧乙烯(20)山梨醇酐單月桂酸酯組合液體加入到75公斤棉籽油酸液體中，加溫至50℃攪拌10分鐘；(3)將上述第1步制備的溶液倒入第2步制備的溶液中，攪拌10分鐘。
(4)將14公斤0#柴油倒入上述第3步的溶液中，攪拌均勻后即得油性添加劑。
上述油性添加劑應放在不銹鋼密封罐體內，溫度保持在15℃～25℃之間，避免在陽光下暴曬，存放地點具備防火設施，存放時間為3個月。
以下列舉本發明方法中所用的水性添加劑的制備實施例，并設每個實施例的制備量為100公斤實施例一(1)將3公斤的苯駢三氮唑(化學代號為T706)加入10公斤甲醇中攪拌溶解，后加入5公斤乙二醇單乙醚，再加入5公斤碳酸環己胺，完全溶解后加入1公斤異丙醇。攪拌溶解；(2)將5公斤三乙醇胺、5公斤一乙醇胺、10公斤環己胺、按順序每相隔10分鐘，后者加入前者攪拌；(3)將上述步驟(1)和步驟(2)制備的溶液分別加入到氨水溶液中，氨水總量為53公斤，待溶解后將兩種溶液相混，攪拌10分鐘；(4)在上述步驟(3)的溶液中，加入3公斤乙二醇，攪拌混合，即得水性添加劑。
實施例二(1)將5公斤T706加入到12公斤甲醇中攪拌溶解，然后加入5公斤乙二醇單乙醚，再加入5公斤碳酸環己胺，完全溶解后，最后加入1公斤異丙醇，攪拌溶解；(2)將5公斤三乙醇胺、5公斤一乙醇胺、10公斤環己胺、按順序每相隔10分鐘，后者加入前者攪拌；(3)將上述步驟(1)和步驟(2)制備的溶液分別加入到氨水溶液中，氨水總量為49公斤，待溶解后將兩種溶液相混，攪拌10分鐘；(4)在上述步驟(3)的溶液中，加入6公斤乙二醇，攪拌混合，即得水性添加劑。
實施例三(1)將4公斤T706加入到12公斤甲醇中，攪拌溶解，然后加入6公斤乙二醇單乙醚，再加入6公斤碳酸環己胺，完全溶解后加入1公斤異丙醇；(2)將3.5公斤三乙醇胺、3.5公斤一乙醇胺、8公斤環己胺、按順序每相隔10分鐘，后者加入前者攪拌；(3)將上述步驟(1)和步驟(2)制備的溶液分別加入到氨水溶液中，氨水總量為53公斤，待溶解后將兩種溶液相混，攪拌10分鐘；(4)在上述步驟(3)的溶液中，加入4公斤乙二醇，攪拌混合，即得水性添加劑。
水性添加劑中，所用的各種非離子表面活性劑和無機化工原料，其化學名稱、化學結構式、性狀、生產單位等可參見“化工產品手冊”(1999年1月第3版)，其中的T706，可由南京宏亞泰工貿有限公司生產。
上述制備的水性添加劑，應存放在不銹鋼密封罐體內，溫度保持在15℃～20℃之間，避免在太陽下暴曬，并保持室內通風良好，存放期為15天左右。
本發明制備的上述油性和水性添加劑，在用于生物合成柴油時，必須同時使用。
以下列舉本發明方法制備合成柴油的實施例，并設每個實施例制備的合成柴油為100公斤。
實施例一(1)將油性添加劑5公斤、柴油45公斤和水10公斤相混，加溫至50℃后攪拌，攪拌速度為650轉/分；(2)在步驟(1)的溶液中加入水性添加劑2公斤，攪拌15分鐘；(3)待油料清透后，加入柴油36公斤，最后加入硝酸異辛脂400克，攪拌均勻。
實施例二(1)將油性添加劑7公斤、柴油45公斤和水8公斤相混，加溫至50℃后攪拌，攪拌速度為700轉/分；(2)在步驟(1)的溶液中加入水性添加劑2.5公斤，攪拌15分鐘；(3)待油料清透后，加入柴油42.5公斤，最后加入硝酸異辛脂200克，攪拌均勻。
實施例三(1)將油性添加劑6公斤、柴油45公斤和水9公斤相混，加溫至50℃后攪拌，攪拌速度為700轉/分；(2)在步驟(1)的溶液中加入水性添加劑3公斤，攪拌15分鐘；(3)待油料清透后，加入柴油42公斤，最后加入硝酸異辛脂350克，攪拌均勻。
實施例四(1)將油性添加劑5.5公斤、柴油40公斤和水9公斤相混，加溫至50℃后攪拌，攪拌速度為700轉/分；(2)在步驟(1)的溶液中加入水性添加劑3公斤，攪拌15分鐘；(3)待油料清透后，加入柴油42.5公斤，最后加入硝酸異辛脂300克，攪拌均勻。
實施例五(1)將油性添加劑6.5公斤、柴油40公斤和水8.5公斤相混，加溫至50℃后攪拌，攪拌速度為650轉/分；(2)在步驟(1)的溶液中加入水性添加劑2.5公斤，攪拌15分鐘；(3)待油料清透后，加入柴油42.5公斤，最后加入硝酸異辛脂300克，攪拌均勻。
對上述實施例5制備的合成柴油，進行各項理化指標的測試，其主要指標符合國家輕柴油GB標準，外觀清澈透明，同原柴油無差異，其中的灰分為0.008，熱值為9837大卡，密度為20℃時863.9Kg/m3，14.2℃時實測867.8Kg/m3，PH值6，凝點為-11℃，冷濾點為-8℃，銅片腐蝕1a級，無機械雜質，閉口閃點72，含硫量0.07，運動粘度6.8，十六烷值48.6。
權利要求
1.一種生物合成柴油，其特征在于各成分的重量百分比為油性添加劑 4％-7％水性添加劑 2％-3％硝酸異辛脂 0.1％-0.15％柴油 78％-90％水 4％-12％。
2.一種生物合成柴油的制備方法，其特征在于該方法包括以下各步驟合成柴油中各成分的重量百分比為油性添加劑 4％-7％水性添加劑 2％-3％硝酸異辛脂 0.1％-0.15％柴油 80％-90％水 4％-12％上述生物合成柴油的制備方法，包括如下步驟(1)按上述比例將油性添加劑、柴油總量的1/2-2/3和水相混，加溫至45℃-50℃后攪拌，攪拌速度為650-700轉/分；(2)在步驟(1)的溶液中按上述比例加入水性添加劑，攪拌10-20分鐘；(3)待油料清透后，按比例加入剩余柴油，最后按比例加入硝酸異辛脂，攪拌均勻。
3.如權利要求2所述的生物合成柴油的制備方法，其特征在于其中所述的水性添加劑，其中各成分的重量百分比為三乙醇胺 2％～7％一乙醇胺 3％～10％環己胺5％～15％乙二醇單乙醚 3％～7％異丙醇1％-3％碳酸環己胺1％～6％苯駢三氮唑(化學代號T706) 1％～5％甲醇 3％～12％氨水(含氨量21.2％)45％～55％乙二醇1％～8％上述水性添加劑的制備方法，包括如下步驟(1)按比例將苯駢三氮唑加入到甲醇中攪拌溶解，再按比例加入碳酸環己胺，完全溶解后，按比例加入乙二醇單乙醚，最后按比例加入異丙醇；(2)按比例每相隔10分鐘依次將三乙醇胺、一乙醇胺、環己胺，后者加入前者攪拌；(3)將上述步驟(1)和步驟(2)制備的溶液分別加入到氨水溶液中，待溶解后將兩種溶液相混，攪拌10分鐘；(4)按比例將乙二醇加入到上述步驟(3)制備的溶液中，攪拌均勻。
全文摘要
本發明涉及一種生物合成柴油，屬于柴油乳化技術領域。合成柴油中各成分為油性添加劑、水性添加劑、硝酸異辛脂、柴油和水，其制備方法是，首先按比例將油性添加劑、一部分柴油和水相混，加溫后攪拌，再按比例加入水性添加劑，待油料返清后按比例加入剩余柴油，最后按比例加入硝酸異辛脂，攪拌均勻。本發明方法制備的柴油，其特點是外觀透徹明亮，沒有機械雜質，物理性能穩定，油品互溶性較好，抗氧化性強，抗凍性強，0
文檔編號C10G31/00GK1775917SQ20051013436
公開日2006年5月24日 申請日期2005年12月16日 優先權日2005年12月16日
發明者陸翼德 申請人:上海新景福環保科技發展有限公司