一种民用改性甲醇燃料及其制备方法与流程

1.本发明涉及燃料能源技术领域，具体涉及一种民用改性甲醇燃料及其制备方法。


背景技术：

2.我国是世界第一能源消费大国，具有化石能源缺油少气富煤、可再生风光资源丰富的特点，2018年石油进口4.6亿吨，对外依存度70.6份，其中约一半左右从伊朗等中东高风险地区进口，石油面临随时断供风险，成为经济社会发展的软肋，实施替代石油战略是必然的选择，也是关系国家安全的大事。
3.目前，甲醇是替代石油的必然选择。替代石油的路径有多条：甲醇、乙醇、电和氢以及煤制油均可供选择。乙醇由粮食或植物提取，与人争粮、与粮争地的特点限制了规模化应用。发展电和氢能车目前工作力度很大，但成本高、产业化推广尚待时日。煤制油不论直接液化还是间接液化，均存在成本较高问题。甲醇原料来源广泛、资源有保障，当前可通过煤炭、农村秸秆、煤层气、化工废气为原料生产，今后还可利用风光能制氢与大气二氧化碳合成生产甲醇。因此，甲醇是较为可行的替代石油途径。
4.目前，民用甲醇燃料以gb16663
‑
1996为标准，而北方地区则常用工业精制甲醇作为取暖锅炉的燃料，这两种燃料虽然都可以使用，但仍存在一些技术问题。现有的醇基液体燃料与工业精制甲醇都存在热值较低的情况，加之并未对甲醇进行改性，使用效果并不理想，而且甲醇因其固有的理化性质，在使用过程中会对燃具、管道体系设备造成腐蚀。因此，如何对甲醇燃料进行改性以拓展其在民用燃料领域的应用是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种民用改性甲醇燃料，以解决现有醇基燃料热值低、对燃具、管道体系损坏严重的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
7.一种民用改性甲醇燃料，包括如下重量份的原料：甲醇80～95份、改性剂1～5份、热值剂1～10份。其中，所述改进剂包括如下重量份的原料：乙酸异丁酯30～50份、叔丁醇10～25份、丙酸丁酯15～30份、二乙醇胺15～25份、甲基叔丁基醚0.1～1份、aeo40.1～1份、苯骈三氮唑0.1～1份。所述热值剂包括如下重量份的原料：重石脑油5～25份、燃料油70～90份、甲胺醇溶液2～15份。
8.优选地，所述改进剂包括如下重量份的原料：乙酸异丁酯35～45份、叔丁醇15～21份、丙酸丁酯20～25份、二乙醇胺19～21份、甲基叔丁基醚0.1～0.5份、aeo40.1～0.5份、苯骈三氮唑0.1～0.5份。
9.优选地，所述热值剂包括如下重量份的原料：重石脑油10～20份、燃料油74～86份、甲胺醇溶液5～10份。
10.优选地，所述甲醇选用百分比浓度不小于99％的甲醇。
11.优选地，所述燃料油为1#燃料油。
12.优选地，所述甲胺醇溶液为一甲胺乙醇溶液，其中，一甲胺的质量分数至少为30％。
13.一种民用改性甲醇燃料的制备方法，制备如本发明所述民用改性甲醇燃料，包括如下步骤：
14.1)制备改性剂：备好所述改性剂的原料，并将其加入反应釜中搅拌均匀，静置至少24小时后得到改性剂；
15.2)制备热值剂：备好所述热值剂的原料，并将其加入另一反应釜中搅拌均匀，静置至少24小时后得到改性剂；
16.3)将步骤1)制备得到的改性剂与甲醇加入反应釜中混合搅拌均匀后，静置至少24小时后，再将步骤2)制备得到的热值剂加入反应釜中混合搅拌均匀，静置至少24小时后得到产品。
17.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
18.1、本发明利用改性剂和热值剂对甲醇进行改性，使改性后的甲醇热值有所提升，在实际应用中取得了很好的效果，解决了采用工业甲醇作燃料时存在的热值较低的问题，并提高了改性甲醇燃料的热效率。
19.2、本发明通过改性剂对甲醇进行改性后，大大缓解了其对燃具、管道体系的腐蚀，使改性甲醇燃料对燃具、管道体系的腐蚀作用于其他石化燃料相当，同时，改性后的甲醇燃料更加稳定，优选几种原料制作的改性剂，使甲醇能够与其他燃料相容得更好，并且长时间储存不会出现分层现象。
20.3、本发明采采用分步法进行制备，安全可靠，工艺流程简单，对设备要求不高，产品质量容易控制，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
21.下面将结合实施例对本发明作进一步说明。
22.一、一种民用改性甲醇燃料
23.所述民用改性甲醇燃料包括如下重量份的原料：甲醇80～95份、改性剂1～5份、热值剂1～10份。其中，甲醇选用百分比浓度不小于99％的甲醇，可以选用工业生产的甲醇，也可以选用回收精制的甲醇。
24.其中，所述改进剂包括如下重量份的原料：乙酸异丁酯30～50份、叔丁醇10～25份、丙酸丁酯15～30份、二乙醇胺15～25份、甲基叔丁基醚0.1～1份、aeo40.1～1份、苯骈三氮唑0.1～1份。
25.所述热值剂包括如下重量份的原料：重石脑油5～25份、燃料油70～90份、甲胺醇溶液2～15份。其中，所述甲胺醇溶液为一甲胺乙醇溶液，其中，乙醇为溶剂，一甲胺为溶质，且一甲胺的质量分数至少为30％，一甲胺的化学式为ch3nh2。
26.目前，醇基燃料在作为民用燃料时，普遍采用工业精制甲醇直接用于民用，但工业精制甲醇的热值较低，并且还会对燃具、管道系统造成腐蚀，导致燃具、管道系统在长期使用后会因腐蚀而出现堵塞现象，有些工业精制甲醇会加入部分添加剂以提升甲醇的热值，但现目前这些添加剂对甲醇热值的提升有限，关键在于这些添加剂与甲醇的互溶较差，容
易出现分层现象，不便于长期储存使用，因此醇基燃料在民用燃料的应用上受到了很大限制。本发明结合实验和实际应用发现，选择乙酸异丁酯、叔丁醇、丙酸丁酯、二乙醇胺、甲基叔丁基醚、aeo4和苯骈三氮唑作为改性剂，一方面可以提升甲醇的烃含量，另一方面在一定程度上还能提升甲醇的热值，但更重要的是，本发明选用的改性剂可以让甲醇与热值剂更好的互溶在一起，使民用改性甲醇燃料更加稳定，即便长时间的储存也不会出现分层现象，这使得产品在运输过程中稳定性和安全性都更高，同时使用寿命也更长。同时，减少燃具、管道系统的腐蚀，使其达到与现有民用化石燃料(例如天然气等)对燃具、管道系统同等的腐蚀效果，便于居民长期使用，降低因腐蚀而造成燃具、管道系统堵塞的情况发生。
27.在具体实施时，所述改进剂包括如下重量份的原料：乙酸异丁酯35～45份、叔丁醇15～21份、丙酸丁酯20～25份、二乙醇胺19～21份、甲基叔丁基醚0.1～0.5份、aeo40.1～0.5份、苯骈三氮唑0.1～0.5份。所述热值剂包括如下重量份的原料：重石脑油10～20份、燃料油74～86份、甲胺醇溶液5～10份。其中，所述重石脑油为溶剂石脑油，燃料油为1#燃料油。
28.实施例1
29.1、民用改性甲醇燃料组分
30.按照重量份数计算包括如下原料：甲醇90份、改性剂2.5份、热值剂7.5份。
31.所述改性剂包括如下重量份的原料：乙酸异丁酯40份、叔丁醇18份、丙酸丁酯22份、二乙醇胺19.6份、甲基叔丁基醚0.15份、aeo40.15份、苯骈三氮唑0.1份。
32.所述热值剂包括如下重量份的原料：重石脑油15份、燃料油78份、甲胺醇溶液7份。
33.2、民用改性甲醇燃料的制备方法
34.所述民用改性甲醇燃料采用如下方法制备而成：
35.1)制备改性剂：备好所述改性剂的原料，并按序将其加入反应釜中搅拌均匀，静置至少24小时后得到改性剂；
36.2)制备热值剂：备好所述热值剂的原料，并按序将其加入另一反应釜中搅拌均匀，静置至少24小时后得到改性剂；
37.3)将步骤1)制备得到的改性剂与甲醇加入反应釜中混合搅拌均匀1小时后，静置至少24小时后，再将步骤2)制备得到的热值剂加入反应釜中混合搅拌均匀1小时，静置至少24小时后得到产品。
38.在具体实施时，将备好的原料加入反应釜中，利用泵使原料在管道中进行多次循环，从而达到混合均匀的效果。其中，改性剂和热值剂的原料投放尽量按照本发明所述原料顺序进行投放，即按照乙酸异丁酯、叔丁醇、丙酸丁酯、二乙醇胺、甲基叔丁基醚、aeo4、苯骈三氮唑这一顺序投放改性剂原料，按照重石脑油、燃料油、甲胺醇溶液这一顺序投放热值剂原料。
39.实施例2
40.民用改性甲醇燃料包括如下重量份的原料：甲醇80份、改性剂1份、热值剂1份。
41.所述改性剂包括如下重量份的原料：乙酸异丁酯30份、叔丁醇10份、丙酸丁酯15份、二乙醇胺15份、甲基叔丁基醚0.1份、aeo40.1份、苯骈三氮唑0.1份。
42.所述热值剂包括如下重量份的原料：重石脑油5份、燃料油70份、甲胺醇溶液2份。
43.实施例2的制备方法与实施例1的制备方法相同，包括以下实施例均按照实施例1
的方法制备。
44.实施例3
45.民用改性甲醇燃料包括如下重量份的原料：甲醇95份、改性剂5份、热值剂10份。
46.所述改性剂包括如下重量份的原料：乙酸异丁酯50份、叔丁醇25份、丙酸丁酯30份、二乙醇胺25份、甲基叔丁基醚1份、aeo41份、苯骈三氮唑1份。
47.所述热值剂包括如下重量份的原料：重石脑油25份、燃料油90份、甲胺醇溶液15份。
48.实施例3的制备方法与实施例1的制备方法相同，包括以下实施例均按照实施例1的方法制备。
49.二、燃料性能对比
50.将实施例1和3制备得到的民用改性甲醇燃料与现有市场上采用的用于民用燃具的工业甲醇(质量分数为99％)进行对比，两者在同一型号的燃具上使用，具体情况如下表：
51.表1民用改性甲醇与工业甲醇能耗比较试验表
[0052][0053]
从表1可以看出，与现有市场上用于民用燃具的工业甲醇相比，实施例1和实施例3的热值有非常明显的提升，这表明本发明选用的改性剂和热值剂解决了液体醇基燃料在作为民用燃料时热值较低的问题。在实际应用中，对常温的10公斤水进行加热使其升温至50℃时，实施例1的消耗量都远低于工业精甲醇，本发明所述民用改性甲醇燃料在获得同等热量时，其消耗量远低于工业甲醇，改性甲醇燃料的热效率得到了明显提升。同时，在使用时还发现，本发明所述民工改性甲醇燃料对于燃具、管道体系的腐蚀作用小，与现有民用燃具采用的化石燃料腐蚀效果相当，适合长期使用，不会使燃具出现因腐蚀而造成的堵塞情况。特别是在长期使用过程中，实施例1和实施例3的稳定性非常好，在一年以上的存储过程中，均没有出现分层现象。
[0054]
将实施例2用于ndmc100
‑
24l壁持炉运行，由于目前醇燃料采暖热水炉尚无可执行的国家标准，因此采用行业标准对其运行过程进行检测，检验结果如下：
[0055]
表2
[0056][0057]
从表2可以看出，将实施例2用于ndmc100
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24l壁持炉运行过程中，排放物中的一氧化碳和氮氧化合物的浓度都出现了大幅度的降低，这表明本发明所述民用改性甲醇燃料在应用过程中，其排放物完全满足国标要求，并具有优异的性能，特别是在环保方面，对环境良好，不会对环境产生过重的污染。
[0058]
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。