高原高寒地區甲醇燃料添加劑及含有該添加劑的甲醇燃料的製作方法

2023-05-18 16:06:21

高原高寒地區甲醇燃料添加劑及含有該添加劑的甲醇燃料的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種高原高寒地區甲醇燃料添加劑，該添加劑是指將質量百分比為3~20%的質量濃度為30%的氧化劑雙氧水、1~6%的防凍劑、0.2~3%的2,6-二叔丁基對甲酚抗氧防膠劑、0.05~0.6%的N，N-二亞水楊基-1,2丙基二胺金屬鈍化劑、0.008~0.06%的清淨分散劑、1~6%的防腐劑和1~20%的乳化劑加入到10~83.742%的水溶液中，經泵循環至混合均勻後，再依次加入3~20%的石腦油、3~10%的甲苯、2~10%的二甲苯、2~10%的質量比為1：1的C5H12-C7H16，經泵循環至混合均勻即得。同時，本發明還公開了含有高原高寒地區甲醇燃料添加劑的甲醇燃料的配比及製備方法。本發明性能穩定、良好，解決了低溫流動性，高原缺氧燃燒性，低硫低氮，動力性穩定等方面的問題。
【專利說明】高原高寒地區甲醇燃料添加劑及含有該添加劑的甲醇燃料

【技術領域】
[0001] 本發明涉及燃料化工【技術領域】，尤其涉及高原高寒地區甲醇燃料添加劑及含有該 添加劑的甲醇燃料。

【背景技術】
[0002] 當今世界面臨著兩大問題：一是石油能源危機。世界石油儲量有限，而且隨著經濟 的發展，石油消費量正逐年增加。二是環境汙染。以石油成品油作燃料時，燃燒後的排放氣 中含有的碳氧化合物、碳氫化合物、氮氧化合物、硫氧化合物和石油中含有的多種致癌物質 嚴重威脅著人們的健康。因此，積極尋求和發展清潔能源已成為各國的頭等大事，相對於電 能、液氫、液化石油氣、天然氣、核能等。醇基燃料作為新型清潔能源不僅具有多渠道的合成 途徑，同時其循環再生利用對緩解全球變暖具有重要意義，應用前景十分廣闊。
[0003] 以燃料甲醇、乙醇為主的醇基液體燃料，是一種廉價、環保的清潔能源，可以由煤 炭、重油、天然氣或生物質等為原料生產，原料來源廣，生產工藝簡單，技術成熟，全國各地 的中小氮肥廠均可聯產或轉產生產。生產醇基燃料又是煤炭液化技術和生物質生產再生能 源技術的重要組成部分，規模生產醇基燃料的成本遠低於其他清潔燃料，具有極強的市場 競爭力。如果這一燃料得到普及，將在很大程度上彌補我國石油資源的短缺，並可在一定範 圍內實現清潔燃料的本土化生產和供應，對保障我國能源安全具有極其重要的戰略意義。
[0004] 國外甲醇作為代用燃料始於20世紀20年代，成功應用於德國；20世紀70年代 以後受二次石油危機的影響，加上世界甲醇生產能力的過剩和人們對環境質量要求越來越 高，美國、日本、德國和瑞典等國先後投入人力、物力進行甲醇燃料及甲醇燃料配套技術的 研究開發，取得了突破性的進展。2006年在德國、奧地利和美國低濃度的甲醇燃料以商業化 應用，佔據其市場85%，50%和10%。從20世紀80年代，國外已積極開發50和85型(添加百 分比）的甲醇燃料。
[0005] 我國對甲醇燃料的研究起步於20世紀70年代初期，近幾年的甲醇燃料研究更 是突飛猛進，不但有關技術難題得以突破，其實際應用更是迅猛發展。2003年1月25日，國 家經貿委組織中國科學院、工程院院士和教授到山西對燃料甲醇項目進行考察，論證了燃 料甲醇作為一種替代燃料，已經成為不可逆轉的發展趨勢。目前，全國有上千家氮肥廠，不 少廠家已經建有聯產甲醇裝置，加上單產甲醇裝置，我國已經建成投產的甲醇生產裝置的 年生產能力在500萬噸左右，還有400多萬噸/年的裝置正在建設之中，醇基燃料的市 場供應有了可靠的保證，完全可以廣泛地滿足醇基燃料的市場需要。
[0006] 1996年，國家技術監督局頒布了 GB 16663- 1996《醇基液體燃料》國家標準；1997 年，國家農業部頒布了 N Y 312-1997《醇基民用燃料灶具》行業標準。這2個標準的頒布 對規範醇基燃料並促進該產業的發展具有重大影響。目前大比例甲醇燃燒技術攻克了甲醇 熱值低動力不足、冷起動難、熱氣阻、遇水分層、穩定性差、腐蝕溶脹、高溫潤滑等七大難題， 使我國甲醇燃料技術水平達到世界前列。
[0007] 但現有甲醇燃料在高原缺氧低壓和低溫條件下更易分層，均存在動力性不足，燃 燒性不完全等不足。


【發明內容】

[0008] 本發明所要解決的技術問題是提供一種性能穩定、良好的高原高寒地區甲醇燃料 添加劑。
[0009] 本發明所要解決的另一個技術問題是提供含有高原高寒地區甲醇燃料添加劑的 甲醇燃料。
[0010] 為解決上述問題，本發明所述的高原高寒地區甲醇燃料添加劑，其特徵在於：該添 加劑是指將質量百分比為:Γ20%的質量濃度為30%的氧化劑雙氧水、1~6%的防凍劑、0. 2~3% 的2, 6-二叔丁基對甲酚抗氧防膠劑、0. 05、. 6%的N，N-二亞水楊基-1，2丙基二胺金屬鈍 化劑、0. 008?0. 06%的清淨分散劑、1?6%的防腐劑和1?20%的乳化劑加入到1(Γ83. 742%的 水溶液中，經泵循環至混合均勻後，再依次加入3~20%的石腦油、3~10%的甲苯、2~10%的二 甲苯、2~10%的質量比為1 :1的C5H12-C7H16，經泵循環至混合均勻即得。
[0011] 所述防凍劑是指乙二醇含量為309Γ68%的防凍劑。
[0012] 所述清淨分散劑是指由重量百分比為30%的聚異丁烯基醯胺異辛酯和70%的石油 磺酸鈣混合而成的混合物。
[0013] 所述防腐劑是指由重量百分比為60%的苯並三氮銼、30%的二聚亞油酸和10%的亞 硝酸鈉混合而成的混合物。
[0014] 所述乳化劑是指將質量百分比為29Γ10%的烷基多糖苷、29Γ8%的甲基叔丁基醚、 39Γ15%的油酸三乙醇胺皂、39Γ10%的吐溫和29Γ12%的十二烷基本磺酸鈉加入到55?80%的 水溶液中，經泵循環至混合均勻所得的複合表面活性劑。
[0015] 含有高原高寒地區甲醇燃料添加劑的甲醇燃料，其特徵在於：該甲醇燃料由下述 重量份的組分構成：燃料基礎油15~35份，甲醇64~75份，高原高寒地區甲醇燃料添加劑 1 10 份。
[0016] 所述燃料基礎油是指將質量百分比為14?30%的甲苯、6?20%的二甲苯、1(Γ29%的 質量比為1 :1的C5H12-C7H16、(T23%的質量濃度為9(Γ95%的乙醇、28?40%的石腦油混合而成 的混合物。
[0017] 所述甲醇為純度蘭99 %的工業甲醇。
[0018] 如上所述的含有高原高寒地區甲醇燃料添加劑的甲醇燃料的製備方法，包括以下 步驟： ⑴按配比稱重； ⑵將燃料基礎油加入到容器中； ⑶加入高原高寒地區甲醇燃料添加劑，用泵循環混合均勻後，再加入甲醇，經泵循環混 合均勻，得到混合物； ⑷製備改性凹凸棒： ① 將凹凸棒沸石浸泡於其質量:Γ5倍且質量濃度為2~5%的硝酸溶液中，攪拌酸化24 小時，得到酸化後的凹凸棒； ② 所述酸化後的凹凸棒用去離子水洗至中性，經抽濾後，在115°C烘乾至恆重，得到幹 燥凹凸棒； ③ 用去離子水分別配置質量濃度為1%、2%、3%、4%、5%的硝酸銅溶液和質量濃度為4%、 5%、8%、10%的硝酸鐵溶液； ④ 將所述乾燥凹凸棒按所需組成分別浸泡於其質量濃度不同的硝酸銅溶液和/或硝 酸鐵溶液中，加入所述乾燥凹凸棒質量3~10倍的去離子水，然後置於恆溫水浴中，在70°C 下攪拌8h ;經抽濾後，在105?115°C烘乾至恆重，得到質量分數分別為4%、5%、8%、10%的鐵 金屬負載催化劑，1%和8%、2%和5%、3%和5%、4%和4%的銅與鐵金屬負載的二元的催化 齊[|，即4%Cu_4%Fe /凹凸棒沸石，3%Cu _5%Fe /凹凸棒沸石，2%Cu _5%Fe /凹凸棒沸石， l%Cu _8%Fe /凹凸棒沸石，4%Fe /凹凸棒沸石，5%Fe /凹凸棒沸石，8%Fe /凹凸棒沸石和 10%Fe /凹凸棒沸石的催化劑； ⑤ 將所述質量分數分別為4%、5%、8%、10%的鐵金屬負載催化劑，所述1%和8%、2%和5%、 3%和5%、4%和4%的銅與鐵金屬負載的二元的催化劑分別放入馬弗爐中，在25(T600°C下焙 燒2?4h，即得改性凹凸棒； (5)在填料柱中裝入所述改性凹凸棒至所述填料柱容積的3/4,然後用市場購得的4A分 子篩填滿所述填料柱容積餘下的1/4 ;最後，將所述混合物過所述填料柱，收集產品，即得 甲醇燃料。
[0019] 所述步驟(5)中填料柱是指填料柱的直徑：催化劑粒徑=5~10mm :1mm ;填料柱的長 度：催化劑粒徑=50~100mm :1mm。
[0020] 本發明與現有技術相比具有以下優點： 1、本發明選用乙二醇為冷凍液主要成分，因為40%的乙二醇和60%的軟水混合成的防 凍液，防凍溫度為_25°C;但乙二醇防凍液在使用中易生成酸性物質，對金屬有腐蝕作用。因 此，為防腐蝕本發明加入苯並三氮銼、二聚亞油酸和亞硝酸鈉複合防腐劑；為了更好地與基 礎油產品溶合，使用了環境友好的烷基多糖苷非離子表面活性劑、甲基叔丁基醚、油酸三乙 醇胺皂和石油磺酸鈉為複合表面活性劑的乳化劑，此乳化劑使極性與非極性原料有良好的 相容性；凹凸棒通過改性引入不同的過渡金屬鐵和銅的化合物後，能很好地吸附催化甲醇 燃料中不安地成分，能脫出燃料餾分油中5(Γ90%的含硫化合物(硫醇、硫醚、噻吩類、硫化 氫、二氧化硫等含硫化合物)，含氮化合物(氮氧化物，氨類化合物)，膠質和不飽和烯烴等， 使產品色澤淡，含硫和氮達到較低水平，產品穩定，凹凸棒處理後的產品質量和品質進一步 提1?。
[0021] 2、本發明為了保證蒸發性，助燃性和燃燒性，在基礎油中引進了石腦油，輕烴，甲 苯和乙醇等。所研製的高原清潔型甲醇燃料添加劑和基礎油有機結合，生產的高原清潔型 甲醇燃料穩定性好，燃燒時有害物質排放低，在高原缺氧地區燃燒性能有一定提高，抗腐蝕 能力強，低溫不分層。進行低溫（_20°C )強化冷凍實驗，72小時不分層，室溫儲存一年不分 層，特別適應高原缺氧地區使用（參見表1，產品質量控制參考GB 16663-1996《甲醇基液體 燃料》國家標準)。
[0022] 表 1

【權利要求】
1. 高原高寒地區甲醇燃料添加劑，其特徵在於：該添加劑是指將質量百分比為:T20% 的質量濃度為30%的氧化劑雙氧水、1~6%的防凍劑、0. 2~3%的2, 6-二叔丁基對甲酚抗氧防 膠劑、0. 05?0. 6%的N，N-二亞水楊基-1，2丙基二胺金屬鈍化劑、0. 008?0. 06%的清淨分散 齊[J、l~6%的防腐劑和廣20%的乳化劑加入到1(T83. 742%的水溶液中，經泵循環至混合均勻 後，再依次加入3?20%的石腦油、3?10%的甲苯、2?10%的二甲苯、2?10%的質量比為1 :1的 C5H12-C7H16,經泵循環至混合均勻即得。
2. 如權利要求1所述的高原高寒地區甲醇燃料添加劑，其特徵在於：所述防凍劑是指 乙二醇含量為309T68%的防凍劑。
3. 如權利要求1所述的高原高寒地區甲醇燃料添加劑，其特徵在於：所述清淨分散劑 是指由重量百分比為30%的聚異丁烯基醯胺異辛酯和70%的石油磺酸鈣混合而成的混合 物。
4. 如權利要求1所述的高原高寒地區甲醇燃料添加劑，其特徵在於：所述防腐劑是指 由重量百分比為60%的苯並三氮銼、30%的二聚亞油酸和10%的亞硝酸鈉混合而成的混合 物。
5. 如權利要求1所述的高原高寒地區甲醇燃料添加劑，其特徵在於：所述乳化劑是指 將質量百分比為29T10%的烷基多糖苷、29T8%的甲基叔丁基醚、39T15%的油酸三乙醇胺皂、 39T10%的吐溫和29T12%的十二烷基本磺酸鈉加入到55~80%的水溶液中，經泵循環至混合 均勻所得的複合表面活性劑。
6. 含有高原高寒地區甲醇燃料添加劑的甲醇燃料，其特徵在於：該甲醇燃料由下述重 量份的組分構成：燃料基礎油15~35份，甲醇64~75份，高原高寒地區甲醇燃料添加劑1~10 份。
7. 如權利要求6所述的含有高原高寒地區甲醇燃料添加劑的甲醇燃料，其特徵在於：所述燃料基礎油是指將質量百分比為14~30%的甲苯、6~20%的二甲苯、KT29%的質量比為 1 :1的C5H12-C7H16、(T23%的質量濃度為90?95%的乙醇、28?40%的石腦油混合而成的混合物。
8. 如權利要求6所述的含有高原高寒地區甲醇燃料添加劑的甲醇燃料，其特徵在於：所述甲醇為純度3 99 %的工業甲醇。
9. 如權利要求6所述的含有高原高寒地區甲醇燃料添加劑的甲醇燃料的製備方法，包 括以下步驟： ⑴按配比稱重； ⑵將燃料基礎油加入到容器中； ⑶加入高原高寒地區甲醇燃料添加劑，用泵循環混合均勻後，再加入甲醇，經泵循環混 合均勻，得到混合物； ⑷製備改性凹凸棒： ① 將凹凸棒沸石浸泡於其質量:T5倍且質量濃度為2~5%的硝酸溶液中，攪拌酸化24 小時，得到酸化後的凹凸棒； ② 所述酸化後的凹凸棒用去離子水洗至中性，經抽濾後，在115°C烘乾至恆重，得到幹 燥凹凸棒； ③ 用去離子水分別配置質量濃度為1%、2%、3%、4%、5%的硝酸銅溶液和質量濃度為4%、 5%、8%、10%的硝酸鐵溶液； ④ 將所述乾燥凹凸棒按所需組成分別浸泡於其質量濃度不同的硝酸銅溶液和/或硝 酸鐵溶液中，加入所述乾燥凹凸棒質量3~10倍的去離子水，然後置於恆溫水浴中，在70°C 下攪拌8h ;經抽濾後，在105?115°C烘乾至恆重，得到質量分數分別為4%、5%、8%、10%的鐵 金屬負載催化劑，1%和8%、2%和5%、3%和5%、4%和4%的銅與鐵金屬負載的二元的催化 齊[|，即4%Cu_4%Fe /凹凸棒沸石，3%Cu _5%Fe /凹凸棒沸石，2%Cu _5%Fe /凹凸棒沸石， l%Cu _8%Fe /凹凸棒沸石，4%Fe /凹凸棒沸石，5%Fe /凹凸棒沸石，8%Fe /凹凸棒沸石和 10%Fe /凹凸棒沸石的催化劑； ⑤ 將所述質量分數分別為4%、5%、8%、10%的鐵金屬負載催化劑，所述1%和8%、2%和5%、 3%和5%、4%和4%的銅與鐵金屬負載的二元的催化劑分別放入馬弗爐中，在25(T600°C下焙 燒2?4h，即得改性凹凸棒； (5)在填料柱中裝入所述改性凹凸棒至所述填料柱容積的3/4,然後用市場購得的4A分 子篩填滿所述填料柱容積餘下的1/4 ;最後，將所述混合物過所述填料柱，收集產品，即得 甲醇燃料。
10.如權利要求9所述的含有高原高寒地區甲醇燃料添加劑的甲醇燃料的製備方法， 其特徵在於：所述步驟(5)中填料柱是指填料柱的直徑：催化劑粒徑=5~10mm :1mm ;填料柱的 長度：催化劑粒徑=5〇~l〇〇mm :1_。
【文檔編號】C10L1/182GK104403707SQ201410497290
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月26日 優先權日:2014年9月26日
【發明者】崔秀成, 葉業通, 辛娜, 葉啟智 申請人:甘肅中奧石化有限公司