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一种环保高效无醇植物油燃料及其制备方法与流程

2021-06-11 21:36:00 来源:中国专利 TAG:
本发明属于燃油制备
技术领域
,具体涉及一种环保高效无醇植物油燃料及其制备方法。
背景技术
:目前市场上的燃料包括液化气、醇基燃料、柴油燃料,其中,液化气热值高、无烟尘、无炭渣,但由于属于易燃易爆气体,不易储存,需冷冻成液体并在一定压力下使用钢瓶装载,且液化气具麻醉性,泄漏易使人中毒,严重者甚至危及生命安全。醇基燃料低价、安全、方便具有无残渣残液、不黑锅底,具有清洁卫生、安全、廉价、原料易购、使用方便等特点,缺点在于,其燃烧值较低,且含有甲醇,易燃易爆,有剧毒,属于危险化学品。柴油能量密度高,燃油消耗率低,但柴油含较多的杂质,它燃烧时也容易产生烟尘,造成空气污染,并且存在硫氧化合物(sox)污染的问题。植物油是由不饱和脂肪酸和甘油化合而成的化合物,广泛分布于自然界中,是从植物的果实、种子、胚芽中得到的油脂,如花生油、豆油、亚麻油、蓖麻油、菜子油等。植物油的主要成分是直链高级脂肪酸和甘油生成的酯,脂肪酸除软脂酸、硬脂酸和油酸外,还含有多种不饱和酸,如芥酸、桐油酸、蓖麻油酸等。植物油燃料各项指标与柴油相近,但是燃烧值比柴油还要高,且不同于石油、煤炭、核能等传统燃料,植物油燃料是可再生燃料,由于其闪点和着火温度较高,明火不能点燃,必须使用专门的灶具才能点燃,属于非易燃、非易爆的安全产品。技术实现要素:本发明的目的在于提供一种环保高效无醇植物油燃料及其制备方法,制备的植物油燃料闪点较低,各性能均优于液化气、醇基燃料、柴油燃料,具有环保高效、安全清洁、节能、经济效益好的优点。为了解决以上技术问题,本发明采用以下技术方案:一种环保高效无醇植物油燃料及其制备方法,由包括以下重量份的原料制备而成:植物油800~1000份、聚硅氧烷50~100份、甲基叔丁基醚0.05~0.2份、异丙醇2~3份、乙二醇5~7份、丙三醇0.5~1份、无水乙醇1~5份、镁粉1~5份、二茂铁0.05~0.5份、水5~30份。进一步,所述的环保高效无醇植物油燃料,由包括以下重量份的原料制备而成:植物油850~950份、聚硅氧烷60~80份、甲基叔丁基醚0.08~0.15份、异丙醇2.2~2.7份、乙二醇5.7~6.4份、丙三醇0.6~0.8份、无水乙醇2~4份、镁粉2~4份、二茂铁0.1~0.3份、水8~20份。进一步,所述的植物油为棕榈油、茶籽油、菜籽油中的一种。进一步,所述的环保高效无醇植物油燃料的制备方法,包括以下步骤:s1:将甲基叔丁基醚、异丙醇、乙二醇、丙三醇、无水乙醇制备成混合剂,与聚硅氧烷一同加入植物油中,搅拌均匀,得混合液,备用;s2:将水加入上述混合液中,超声分散,搅拌均匀,制得油包水混合液,备用;s3:将镁粉、二茂铁加入上述油包水混合液中,搅拌均匀,即得。进一步,所述的步骤s1中,搅拌转速为1000~2000r/min,搅拌时间为10~20min。进一步,所述的步骤s2中,搅拌转速为2000~5000r/min,搅拌时间为5~10min。进一步,所述的步骤s2中,超声功率为200~500w,分散时间为5~30min。进一步,所述的步骤s3中,搅拌转速为500~1000,搅拌时间为10~20min。进一步,所述的混合剂的制备方法为:将甲基叔丁基醚加入无水乙醇中,搅拌均匀,静置0.5~1.5小时;然后加入丙三醇,搅拌均匀,静置0.5~1.5小时,再加入乙二醇,搅拌均匀,静置0.5~1.5小时,即得。本发明具有以下有益效果:1.本发明的环保高效无醇植物油燃料具有明火无法直接点燃、安全清洁、热值高、可生物降解、非易燃易爆、无毒无害、可再生的优点。2.本发明的燃料中添加水,制备成油包水的混合液,将水分散于植物油中,作为“微爆炸药”用于炸散燃油分子团,且在电击打火的作用下水还能直接裂解为氢氧,给燃料加氢供氧;而聚硅氧烷的存在,在油、水界面上形成聚密膜,可以大大降低油/水界面的张力,增加界面膜强度.防止水相液珠的聚并,从而保证了油包水混合乳液的稳定性。当打火使得燃料中的水炸散燃油分子团暴露出来时,高温的水与镁粉相遇,反应可以生成氢气,具有引燃、助燃作用;同时,镁粉在点燃的条件下可与生成的二氧化碳发生燃烧反应,进一步起到助燃作用;水的作用还可以与碳发生水煤气反应,清除积碳,因此在燃油内部形成循环,使得燃烧更完全、彻底。聚硅氧烷还可以在镁的表面形成si-o-si键,形成物理屏障保护层,提高镁的耐蚀性,从而保障它的燃烧性能。3.本发明的燃料中还包括了甲基叔丁基醚、异丙醇、乙二醇、丙三醇、无水乙醇、二茂铁,其中,甲基叔丁基醚能够有效减少燃烧中的一氧化碳排放,异丙醇能够促进各添加剂的溶合;乙二醇能够有效改善油品的抗低温性;丙三醇是抗氧化物,保证油品稳定性;乙醇提高燃料的含氧量,促进充分燃烧;二茂铁能提高热值,减少烟度,并具有抗暴性能。4.本发明的植物油燃料克服了传统燃料含氧量低、燃烧不充分、产生黑烟、大量积碳、黑锅底、产生残液残渣、燃烧后的废气排放较大的缺陷,不含甲醇,不属危险化学品,明火无法直接点燃,是一种非易燃、非易爆、无毒无害的安全清洁燃料。在常温常压下用铁桶或普通塑料桶就可以储存运输,使用上保障了家庭生活的安全,不易爆,不挥发,失火可用水直接扑灭,不会因为泄露而发生中毒和火灾的危险。具体实施方式为便于更好地理解本发明,通过以下实例加以说明,这些实例属于本发明的保护范围,但不限制本发明的保护范围。下面通过更具体实施例对本发明进行说明。实施例1一种环保高效无醇植物油燃料,由包括以下重量份的原料制备而成:棕榈油800份、聚硅氧烷100份、甲基叔丁基醚0.2份、异丙醇2份、乙二醇5份、丙三醇0.5份、无水乙醇1份、镁粉1份、二茂铁0.1份、水5份。一种环保高效无醇植物油燃料的制备方法,包括以下步骤:s1:将甲基叔丁基醚加入无水乙醇中,搅拌均匀,静置0.5小时;然后加入丙三醇,搅拌均匀,静置0.5小时,再加入乙二醇,搅拌均匀,静置0.5小时,得混合剂;s2:将混合剂、聚硅氧烷一同加入植物油中,在1000r/min搅拌转速下搅拌20min,得混合液,备用;s3:将水加入上述混合液中,在200w超声功率下超声分散30min,在2000r/min搅拌转速下搅拌10min,制得油包水混合液,备用;s4:将镁粉、二茂铁加入上述油包水混合液中,在500r/min搅拌转速下搅拌20min,即得。实施例2一种环保高效无醇植物油燃料,由包括以下重量份的原料制备而成:茶籽油950份、聚硅氧烷60份、甲基叔丁基醚0.08份、异丙醇2.7份、乙二醇5.7份、丙三醇1份、无水乙醇2份、镁粉4份、二茂铁0.05份、水8份。一种环保高效无醇植物油燃料的制备方法,包括以下步骤:s1:将甲基叔丁基醚加入无水乙醇中,搅拌均匀,静置0.8小时;然后加入丙三醇,搅拌均匀,静置0.8小时,再加入乙二醇,搅拌均匀,静置0.8小时,得混合剂;s2:将混合剂、聚硅氧烷一同加入植物油中,在1500r/min搅拌转速下搅拌15min,得混合液,备用;s3:将水加入上述混合液中,在300w超声功率下超声分散10min,在3000r/min搅拌转速下搅拌7min,制得油包水混合液,备用;s4:将镁粉、二茂铁加入上述油包水混合液中,在700r/min搅拌转速下搅拌15min,即得。实施例3一种环保高效无醇植物油燃料,由包括以下重量份的原料制备而成:棕榈油850份、聚硅氧烷80份、甲基叔丁基醚0.05份、异丙醇2.2份、乙二醇6.4份、丙三醇0.6份、无水乙醇3份、镁粉2份、二茂铁0.5份、水20份。一种环保高效无醇植物油燃料的制备方法,包括以下步骤:s1:将甲基叔丁基醚加入无水乙醇中,搅拌均匀,静置1.2小时;然后加入丙三醇,搅拌均匀,静置1.1小时,再加入乙二醇,搅拌均匀,静置1小时,得混合剂;s2:将混合剂、聚硅氧烷一同加入植物油中,在1800r/min搅拌转速下搅拌18min,得混合液,备用;s3:将水加入上述混合液中,在400w超声功率下超声分散20min,在4000r/min搅拌转速下搅拌8min,制得油包水混合液,备用;s4:将镁粉、二茂铁加入上述油包水混合液中,在900r/min搅拌转速下搅拌18min,即得。实施例4一种环保高效无醇植物油燃料,由包括以下重量份的原料制备而成:菜籽油1000份、聚硅氧烷50份、甲基叔丁基醚0.15份、异丙醇3份、乙二醇7份、丙三醇0.8份、无水乙醇5份、镁粉5份、二茂铁0.3份、水30份。一种环保高效无醇植物油燃料的制备方法,包括以下步骤:s1:将甲基叔丁基醚加入无水乙醇中,搅拌均匀,静置1.5小时;然后加入丙三醇,搅拌均匀,静置1.5小时,再加入乙二醇,搅拌均匀,静置1.5小时,得混合剂;s2:将混合剂、聚硅氧烷一同加入植物油中,在2000r/min搅拌转速下搅拌10min,得混合液,备用;s3:将水加入上述混合液中,在500w超声功率下超声分散5min,在5000r/min搅拌转速下搅拌5min,制得油包水混合液,备用;s4:将镁粉、二茂铁加入上述油包水混合液中,在1000r/min搅拌转速下搅拌10min,即得。对比例1与实施例2基本相同,唯有不同的是制备无醇植物油燃料的原料中未添加镁粉、水、聚硅氧烷。对比例2与实施例2基本相同,唯有不同的是制备无醇植物油燃料的原料中未添加镁粉。对比例3与实施例2基本相同,唯有不同的是制备无醇植物油燃料的原料中未添加水。对比例4与实施例2基本相同,唯有不同的是制备无醇植物油燃料的原料中未添加聚硅氧烷。实施例5对比试验1.分别采用本发明实施例2和对比例1~4的方法制备无醇植物油燃料,测定燃料消耗、6kg水烧开耗时、火焰温度情况,结果如表1所示。表1实施例2和对比例1~4的方法制备无醇植物油燃料性能对比组别燃料消耗/kg·h-16kg水烧开耗时/min火焰温度/℃闪点/℃实施例22.52.2109064.5对比例13.83.0107076.7对比例23.02.6107770.2对比例32.82.4108468.8对比例42.62.3108865.0由表1可知,本发明实施例2燃油的火焰温度极高,达到了1090℃,即使在未添加镁粉、水和聚硅氧烷的情况下,也能达到1070℃以上;而其闪点仍在45℃以上,属于可燃、非易燃产品。由对比例1~4的实验数据可知,添加了镁粉、水和聚硅氧烷的燃料,对燃料消耗的减少、闪点的降低及水烧开耗时的缩短起到了协同作用,这是由于:聚硅氧烷能够很好的保持水分的留存,高温的水炸散燃油分子团时暴露出来与镁粉反应可以生成氢气,具有引燃、助燃作用;同时,镁粉在点燃的条件下可与生成的二氧化碳发生燃烧反应,进一步起到助燃作用,进而有效降低闪点,减少燃料消耗并缩短水烧开耗时;水的作用还可以与碳发生水煤气反应,清除积碳,因此在燃油内部形成循环,使得燃烧更完全、彻底。2.本发明与液化气、醇基燃料、柴油燃料在饭店单眼灶使用对比结果如表2所示。表2本发明与液化气、醇基燃料、柴油燃料性能对比由表2可知:采用本发明实施例2的燃油,各性能均优于液化气、醇基燃料、柴油燃料,具有环保高效、安全清洁、节能、经济效益好的优点。以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12
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