一种固体蜡基燃料及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种蜡基燃料，尤其涉及一种以费托蜡和pe蜡为主要成分的高热值固体燃料。


背景技术：

2.不论是居家，还是外出旅行，不论是日常生活，还是应急救灾，都需要燃料来照明取暖和加热烹煮。常见的燃料可以分成固态燃料和液态燃料两大类，而常用的液态燃料有常见的醇类燃料、煤油和柴油等化石燃料。虽然醇类燃料比较清洁，但有易燃的风险，且燃烧热值较低；而汽油煤油尽管单位热值比醇基燃料要高不少，但是对储存的容器有比较高的要求，所以对储存和运输的要求比较高。因此，安全可靠，成本低廉，环境友好型燃料成为未来发展的重要方向。
3.固体燃料相较于液体燃料，更加方便运输和储存。现有的固体燃料块常常以醇类物质为基础，通过添加固化剂溶液进行固化，如中国专利(申请号：cn110194973a)中燃料组成含有大量水，导致单位热值偏低，而且添加了大量重金属粉末，不仅成本高昂，而且燃烧产物灰分过多，污染严重；又如中国专利(申请号：cn104711063b)，以乙醇和聚乙二醇为主要成分，而且添加过多水分和硅藻土，导致单位热值较低，而且灰分较多，且原料组成过多，边际效用递减，生产成本高。
4.蜡基燃料是个很好的方向，中国专利(申请号：cn101724511b)以费托蜡为基础，但只是进行精炼后制成蜡烛，在使用面上太过狭隘。又如中国专利(申请号：cn105038895b)，实质是燃烧六亚甲基四胺，石蜡只占3％-10％，起粘合作用，导致成本较高，且燃烧热值较低。
5.现有固体醇基燃料块和单纯六亚甲基四胺燃料的热值较低问题，以及现有的蜡基燃料成分单一，使用范围窄(大多数只能制成蜡烛)，以及在燃烧过程中不能够充分燃烧的问题。
6.因此，需要燃烧热值高，成本低廉，方便储存和运输的燃料，而蜡基燃料如何充分燃烧，且在燃烧过程中不因熔化而到处流淌，成为需要面对的主要问题。


技术实现要素：

7.针对上述不足，本发明的目的是提供一种固体蜡基燃料及其制备方法。
8.本发明提供了如下的技术方案：
9.一种固体蜡基燃料，按照质量百分数，包括如下组分：
10.蜡基材料:75％-80％；
11.乌洛托品:10％-15％；
12.三噁烷:5％-10％；
13.硬脂酸:2％-7％；
14.偶氮二甲酰胺及其衍生物:1.5％-3.5％；
15.环戊二烯基铁及其衍生物:0.01％-0.15％；
16.以及纤维：添加为上述物质总质量的5％-10％。
17.进一步的，所述蜡基材料包括费托蜡和pe蜡，主要是利用工业提纯后的低熔点，低硬度的切出物为主，其价格更加低廉，本身用途范围较窄，为了提高最后产品性能，可以取相应高熔点费托蜡和pe蜡进行混合配置。
18.进一步的，所述纤维可以是棉纤维、麻纤维，或者回收废品生产的植物纤维；为了在生产中充分混合，需要将纤维提前粉碎切短。
19.一种固体蜡基燃料的制备方法，包括如下步骤：
20.s1.按照组分称取相应质量的费托蜡和pe蜡、硬脂酸、环戊二烯基铁及其衍生物于容器中混合；
21.s2.加热容器至110℃-140℃，使混合物完全熔化；
22.s3.按照比例系数加入乌洛托品，并保持混合物充分搅拌混合；
23.s4.加入纤维，继续充分搅拌，使纤维与上述混合物充分混合，搅拌20-30分钟，降低温度至75℃-85℃，添加三噁烷和偶氮二甲酰胺及其衍生物搅拌混合，继续降温搅拌，使混合物呈现半糊状；
24.s5.最后根据需求，挤出混合物，压入模具成型，待冷却即可制得固体蜡基燃料。
25.进一步的，在步骤s4中，纤维需要提前粉碎切短。
26.为了提高蜡基燃料的燃烧效率，同时减少烟尘、一氧化碳和碳颗粒的排放，因此，还需要在费托蜡和pe蜡中添加少量的环戊二烯基铁及其衍生物。环戊二烯基铁及其衍生物的消烟助燃作用发现较早，无论是添加在固体燃料、液体燃料或气体燃料中，都能发挥这种效应，尤其对于在燃烧时产生烟大的烃类，其效果更为显著；然而，环戊二烯基铁及其衍生物在燃烧过程中，分解生成的金属阳离子，能有效地降低蜡基燃料分子c-h键的活化能同时向烃(r)、c和co传递氧，促进了蜡分子的扩散和氧化，加速碳粒氧化，从而有效地抑止碳烟生成，从而降低了烟尘的排放。
27.为了增加蜡蒸汽与氧气的接触，添加量少量偶氮二甲酰胺及其衍生物，使燃料在燃烧的同时能够分散蓬松，同时也避免了少量费托蜡受热滴落。
28.同时通过添加少量硬脂酸，不仅使燃烧更加充分，而且使原料各分子间结合更加紧密，从而使成品在浇注冷却的过程中分散更加均匀，不易出现分层现象。也是偶氮二甲酰胺及其衍生物发挥作用的催化促进剂。
29.少量三噁烷和乌洛托品的添加，不仅增加了燃料块的力学性能，也能改善燃料块的燃烧效果，使燃料块燃烧更加充分，且不易熄灭。
30.本发明的有益效果是：
31.1、相较于固体醇类燃料热值不到30000kj/kg，以及固体六亚甲基四胺燃烧热值不到30000kj/kg，固体蜡基燃料燃烧热值高达47550kj/kg，单位质量含能远超过常见的固体醇基类燃料和单纯的六亚甲基四胺。
32.2、使用的蜡基材料，主要为工业生产中切出的低熔点低硬度的尾蜡和合成气中的副产物，价格相较于石蜡便宜不少，同时价格相较于单纯的六亚甲基四胺也有优势；本发明蜡基燃料组成原料品种较少，工艺简单，也降低了成本。
33.3、相较于固体醇类燃料会挥发减少，本发明可以长时间储存，且质量不减少；本发
明添加了纤维，既起到避免燃烧过程中蜡熔化流淌问题，也起到增强本身结构强度的问题，使得不易碎裂，方便储存和运输。
34.4、添加少量乌洛托品和三噁烷既增加了燃料的力学性能，又使点燃和燃烧过程更加简单充分，相较于传统简单蜡燃烧，因为加入了有机金属盐，环戊二烯基铁及其衍生物在燃烧过程中分解生成的金属阳离子，能有效地降低蜡基燃料分子c-h键的活化能同时向烃(r)、c和co传递氧，促进了蜡分子的扩散和氧化，加速碳粒氧化，从而有效地抑止碳烟生成，从而降低了烟尘的排放，更加清洁。
具体实施方式
35.以下结合具体实施例来对本发明作进一步的描述。
36.实施例一
37.一种高热值蜡基固体燃料，按照质量百分数，包括以下组分：
38.tp-52b蜡：43.93％；
39.ts-5100蜡：33％；
40.乌洛托品：10.5％；
41.三噁烷：5％；
42.偶氮二甲酰胺及其衍生物：1.5％；
43.硬脂酸：6％；
44.环戊二烯基铁及其衍生物：0.07％；
45.最后，再加总质量7％的植物短纤维。
46.一种固体蜡基燃料的制备方法，包括如下步骤：
47.s1.按照组分称取相应质量的费托蜡和pe蜡，硬脂酸，环戊二烯基铁及其衍生物于容器中搅拌混合25分钟；
48.s2.接着，加热容器至120℃，使混合物完全熔化，熔化过程中保持搅拌，避免沉淀；
49.s3.按照比例系数加入乌洛托品，并保持混合物充分搅拌混合；
50.s4.最后加入纤维，继续充分搅拌，使纤维与之充分混合,搅拌30分钟，降低温度至75℃-85℃，添加三噁烷和偶氮二甲酰胺及其衍生物搅拌混合，继续降温搅拌，使混合物呈现半糊状；
51.s5.挤出混合物，压入模具成型，缓慢待冷却至室温即可制得固体蜡基燃料，最后用塑料模封装。
52.实施例二
53.一种高热值蜡基固体燃料，按照质量百分数，包括以下组分：
54.tp-52b蜡：37.95％；
55.ts-5100蜡：38.5％；
56.乌洛托品：15％；
57.三噁烷：5％；
58.偶氮二甲酰胺及其衍生物：1.5％；
59.硬脂酸：2％；
60.环戊二烯基铁及其衍生物：0.05％；
61.最后，再加总质量7％的植物短纤维以及1％的硝化纤维素。
62.一种固体蜡基燃料的制备方法，包括如下步骤：
63.s1.按照组分称取相应质量的费托蜡和pe蜡，硬脂酸，环戊二烯基铁及其衍生物于容器中搅拌混合25分钟；
64.s2.接着，加热容器至120℃，使混合物完全熔化，熔化过程中保持搅拌，避免沉淀；
65.s3.按照比例系数加入乌洛托品，并保持混合物充分搅拌混合；
66.s4.最后加入纤维，继续充分搅拌，使纤维与之充分混合,搅拌30分钟，降低温度至75℃-85℃，添加三噁烷和偶氮二甲酰胺及其衍生物搅拌混合，继续降温搅拌，使混合物呈现半糊状；
67.s5.挤出混合物，压入模具成型，缓慢待冷却至室温即可制得固体蜡基燃料，最后用塑料模封装。
68.实施例三
69.一种高热值蜡基固体燃料，按照质量百分数，包括以下组分：
70.tp-52b蜡：37.91％；
71.ts-5100蜡：39％；
72.乌洛托品：12％；
73.三噁烷：8％；
74.偶氮二甲酰胺及其衍生物：1.5％；
75.硬脂酸：1.5％；
76.环戊二烯基铁及其衍生物：0.09％；
77.最后，再加总质量8％的植物短纤维，1％的硝化纤维素。
78.一种固体蜡基燃料的制备方法，包括如下步骤：
79.s1.按照组分称取相应质量的费托蜡和pe蜡，硬脂酸，环戊二烯基铁及其衍生物于容器中搅拌混合25分钟，
80.s2.接着，加热容器至120℃，使混合物完全熔化，熔化过程中保持搅拌，避免沉淀，
81.s3.按照比例系数加入乌洛托品，并保持混合物充分搅拌混合；
82.s4.最后加入纤维，继续充分搅拌，使纤维与之充分混合，搅拌30分钟，降低温度至75℃-85℃，添加三噁烷和偶氮二甲酰胺及其衍生物搅拌混合，继续降温搅拌，使混合物呈现半糊状，
83.s5.挤出混合物，压入模具成型，缓慢待冷却至室温即可制得固体蜡基燃料，最后用塑料模封装。
84.实施例四
85.一种高热值蜡基固体燃料，按照质量百分数，包括以下组分：
86.tp-52b蜡：80％；
87.ts-5100蜡：12％；
88.三噁烷：5％；
89.偶氮二甲酰胺及其衍生物：1.5％；
90.硬脂酸：1.45％；
91.环戊二烯基铁及其衍生物：0.05％；
92.最后，再加总质量7％的植物短纤维，1％的硝化纤维素。
93.一种固体蜡基燃料的制备方法，包括如下步骤：
94.s1.按照组分称取相应质量的费托蜡和pe蜡，硬脂酸，环戊二烯基铁及其衍生物于容器中搅拌混合25分钟，
95.s2.接着，加热容器至120℃，使混合物完全熔化，熔化过程中保持搅拌，避免沉淀，
96.s3.按照比例系数加入乌洛托品，并保持混合物充分搅拌混合；
97.s4.最后加入纤维，继续充分搅拌，使纤维与之充分混合,搅拌30分钟，降低温度至75℃-85℃，添加三噁烷和偶氮二甲酰胺及其衍生物搅拌混合，继续降温搅拌，使混合物呈现半糊状，
98.s5.挤出混合物，压入模具成型，缓慢待冷却至室温即可制得固体蜡基燃料，最后用塑料模封装。
99.实施例五
100.一种高热值蜡基固体燃料，按照质量百分数，包括以下组分：
101.tp-52b蜡：75％；
102.ts-5100蜡：15％；
103.三噁烷：5％；
104.偶氮二甲酰胺及其衍生物：1.5％；
105.硬脂酸：3.45％；
106.环戊二烯基铁及其衍生物：0.05％；
107.最后，再加总质量7％的植物短纤维，1％的硝化纤维素。
108.一种固体蜡基燃料的制备方法，包括如下步骤：
109.s1.按照组分称取相应质量的费托蜡和pe蜡，硬脂酸，环戊二烯基铁及其衍生物于容器中搅拌混合25分钟，
110.s2.接着，加热容器至120℃，使混合物完全熔化，熔化过程中保持搅拌，避免沉淀，
111.s3.按照比例系数加入乌洛托品，并保持混合物充分搅拌混合；
112.s4.最后加入纤维，继续充分搅拌，使纤维与之充分混合,搅拌30分钟，降低温度至75℃-85℃，添加三噁烷和偶氮二甲酰胺及其衍生物搅拌混合，继续降温搅拌，使混合物呈现半糊状，
113.s5.挤出混合物，压入模具成型，缓慢待冷却至室温即可制得固体蜡基燃料，最后用塑料模封装。
114.表1是实施例1至5制备出的产品燃烧后的性状
[0115] 颜色/硬度燃烧状态挥发性灰分成分实施例一白色微黄固体，含有纤维，较硬不易碎裂火焰旺盛稳定，无烟无毒不易挥发微量的三氧化二铁，少量碳黑实施例二白色微黄固体，含有纤维，较硬不易碎裂火焰旺盛稳定，无烟无毒不易挥发微量的三氧化二铁，少量碳黑实施例三白色微黄固体，含有纤维，较硬不易碎裂火焰旺盛稳定，无烟无毒不易挥发微量的三氧化二铁，少量碳黑实施例四白色微黄固体，含有纤维，较硬不易碎裂火焰旺盛稳定，无烟无毒不易挥发微量的三氧化二铁，少量碳黑实施例五白色微黄固体，含有纤维，较硬不易碎裂火焰旺盛稳定，无烟无毒不易挥发微量的三氧化二铁，少量碳黑
[0116]
表2是实施例1至5制备出的产品的燃烧值
[0117] 第一次燃烧热值/10g第二次燃烧热值/10g第三次燃烧热值/10g平均燃烧热值实施例一435.4kj433.72kj439.33kj442.33kj
实施例二430.3kj429.79kj431.22kj430.44kj实施例三420.2kj423.71kj421.43kj421.78kj实施例四440.3kj439.1kj439.57kj439.7kj实施例五419.1kj420.2kj418.23kj419.2kj
[0118]
从表1和2中可以看出，该蜡固体燃料多次燃烧之后仍具有高燃烧热值，并且本产品成本低，方便携带储存，抑止碳烟生成，降低了烟尘的排放，更加清洁等优点，适合作为应急物资和日常生活使用储存。
[0119]
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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。