本發(fā)明涉及一種重整液及重整與制備方法，屬于新能源領(lǐng)域，具體涉及一種燃?xì)庵卣杭叭細(xì)庵卣c制備方法。
背景技術(shù)：
：當(dāng)今世界尚處在以石油、天然氣和煤炭為主導(dǎo)能源的化石能源經(jīng)濟(jì)時代。這個化石能源經(jīng)濟(jì)時代必將結(jié)束，一場空前的新能源革命已經(jīng)開始。取代化石能源經(jīng)濟(jì)的新能源經(jīng)濟(jì)，或者說后石油時代的新能源經(jīng)濟(jì)，將是“氫經(jīng)濟(jì)”、“低碳經(jīng)濟(jì)”及其核能、太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)岬榷嘣茉船F(xiàn)代化利用相輔相成的新能源經(jīng)濟(jì)。氫單質(zhì)形態(tài)通常是由雙原子分子組成的氫氣，氫氣是最輕的氣體，在零度和一個大氣壓下，每升氫氣只有0.09克重。相當(dāng)于同體積空氣重量的1/14.5；氫氣極易燃燒，是所有物質(zhì)中閃點(diǎn)最低的(閃點(diǎn)＜-253℃，可以認(rèn)為無閃點(diǎn))；氫氣點(diǎn)火能量最低，只有0.021mJ(毫焦)＝0.005mcal(毫卡路里)，是汽油點(diǎn)火能量0.30mJ的1/14；氫氣在空氣中可燃范圍最大，體積含量為4％～75％(汽油為1.3％～7.6％)；氫氣在空氣中燃燒速度最快，為250cm/s(汽油為45cm/s)；氫氣的沸點(diǎn)-252.9℃，熔點(diǎn)-259.1℃，接近熱力學(xué)溫度-273℃。氫氣與氧氣化合成水蒸氣的質(zhì)量熱值(低熱值)是所有可燃物質(zhì)中最高的，達(dá)到120MJ/kg，是汽油低燃值43.5MJ/kg的2.76倍。氫氣和氧氣具有許多特殊的性質(zhì)，作為能源燃料是最理想的清潔能源。但又存在很多的難解的問題，特別是在儲存運(yùn)輸和安全方面，還存在著許多技術(shù)障礙。首先，電解水制氫的成本比較高。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下制取1kg氫和0.5kg氧的理論電量為2390(Ah)，理論電能消耗W＝I*E＝2390/1000*1.23＝2.95KWh(1.23V為水分解電壓)，電解槽實際耗電量和實際分解電壓都要比理論值大。實際操作電壓，根據(jù)電解槽的結(jié)構(gòu)及操作狀況，一般為理論分解電壓的1.5-2倍。現(xiàn)在電解水制氫設(shè)備生產(chǎn)1標(biāo)立方米氫和0.5標(biāo)立方米氧的實際電能消耗為5KWh，大于理論值?？梢娎秒娊馑茪涞某杀颈容^高，從經(jīng)濟(jì)角度考慮與其他燃料相比沒有成本優(yōu)勢。其次，氫氣的安全性比較差。由于氫氣是一種極易揮發(fā)、燃燒、爆炸的物質(zhì)，不安全因素也是限制其應(yīng)用的主要問題，實驗表明:(1)在空氣中氫氣的燃燒極限很寬，按體積比氫氣含量達(dá)到4％～70％就可燃燒，與汽油的燃燒極限1.3％～7.6％相比要寬的多；(2)點(diǎn)燃?xì)錃庾钚∧芰恐恍枰?.005mcal，而且氫氣燃燒時的火焰沒有顏色不易發(fā)現(xiàn)；(3)高壓氫氣和低溫液態(tài)氫很容易泄露，對儲存要求較高。由此可見，氫能在低成本生產(chǎn)、安全儲存運(yùn)輸?shù)燃夹g(shù)方面目前還存在諸多問題，但氫能具有突出的優(yōu)點(diǎn)：一是清潔環(huán)保；二是生產(chǎn)原料廣泛，可以擺脫對于石化能源的依賴，所以，如何安全高效的制備、儲運(yùn)和應(yīng)用氫能已成為當(dāng)今世界急待攻關(guān)的難題。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對傳統(tǒng)水電解氫氧混合氣體發(fā)生器存在的成本高，安全性低的問題，其目的在于提供了一種氣液交換均勻，氣體排出容易，能耗降低，安全可靠的燃?xì)庵卣杭叭細(xì)庵卣c制備方法。采用本發(fā)明所制備的高熱值燃?xì)獍踩院茫子诖鎯?，熱值高，不污染環(huán)境。了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種燃?xì)庵卣?，包括：碳?xì)浠衔顲xH2x+2和/或碳?xì)溲趸衔顲xH2x+1O，還包括：量子碳素，所述量子碳素為0.3nm-1.0nm的石墨烯液，所述量子碳素液的基本參數(shù)為：pH為1.8-2.2；電動勢ORP為280mv-380mv；電導(dǎo)率為1.2ms/cm-5.0ms/cm；固含量為0.1％-0.8％。優(yōu)化的，上述的燃?xì)庵卣海隽孔犹妓氐馁|(zhì)量份數(shù)為0.1％-1.0％。優(yōu)化的，上述的燃?xì)庵卣?，所述重整液為包括C1-C5醇烷的混合物。優(yōu)化的，上述的燃?xì)庵卣海鲋卣簽榘–3-C8烷烴的混合物。了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種燃?xì)庵卣c制備方法，利用上述重整液對分子團(tuán)進(jìn)行重整以得到包括H2、O2的混合型高熱值燃?xì)?；其中，所述分子團(tuán)是通過水分子內(nèi)氫鍵共振將電解產(chǎn)生的氫氣和氧氣與水通過分子鍵合而形成。優(yōu)化的，上述的燃?xì)庵卣c制備方法，所述分子團(tuán)的通式為(H3O+-O2-OH--H2)n，其中：1≤n≤36。優(yōu)化的，上述的燃?xì)庵卣c制備方法，在所述重整液中設(shè)置有氣液交換層；將分子團(tuán)氣體浸入重整體并經(jīng)過氣液交換層后再被導(dǎo)出燃?xì)庵卣b置。優(yōu)化的，上述的燃?xì)庵卣c制備方法，所述氣液交換層為纖維體和/或鋼絲球。優(yōu)化的，上述的燃?xì)庵卣c制備方法，所述水分子內(nèi)氫鍵共振的固有頻率遵循公式：f=0.162hL2EP]]>式中：f為激振裝置固有頻率；h為激振裝置厚度mm；L為激振裝置長度mm；E為激振裝置彈性模量；P為激振裝置密度。優(yōu)化的，上述的燃?xì)庵卣c制備方法，所述高熱值燃?xì)獍ㄈ缦陆M分:H2：20％～60％；O2：10％～30％；CnH2n+2(5>n≧1)：15％～30％；CnH2n+2(n≧6)：5％～25％。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)安全性好：通過激振原理將單分子氫氧氣體和水分子經(jīng)氫鍵重新組合成新的分子團(tuán)，再將分子團(tuán)進(jìn)行重整得到高熱值燃?xì)?，其燃燒溫度?500攝氏溫度以上，并且屬于爆縮燃燒，在封閉的空間中相對爆發(fā)式燃燒安全穩(wěn)定；(2)易于存儲：新的分子的在-90℃～-190℃之間的一個溫度點(diǎn)同時液化成液體燃料；可以承受200kg/cm3以上壓力并長期儲存不發(fā)生任何性質(zhì)變化；(3)更加環(huán)保：不含硫S和氮N成分，熱值可達(dá)11000～51000大卡(Kcal/m3)，相對常規(guī)燃料而言，節(jié)能和經(jīng)濟(jì)性均能節(jié)省50％以上，具有清潔環(huán)保、熱值高、多用途的特點(diǎn)。附圖說明圖1為高熱值燃?xì)夂铣稍韴D；圖2為高熱值燃?xì)庵苽淇刂葡到y(tǒng)；圖3為帶有燃?xì)鈮嚎s裝置的高熱值燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)示意圖；圖4為水離子電解裝置與壓縮燃?xì)庋b置連接示意圖；圖5為帶有燃?xì)庵卣b置的高熱值燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)示意圖；圖6為水離子電解裝置與燃?xì)庵卣b置和燃燒裝置的連接示意圖；圖7為采用兩個直流發(fā)電裝置和水離子電解裝置單邊組合的示意圖；圖8為采用單個直流發(fā)電裝置和水離子電解裝置單邊組合的示意圖；圖9為水離子電解裝置示意圖；圖10為水離子電解裝置局部示意圖；圖11-1為水離子電解裝置的旋轉(zhuǎn)電極板主視示意圖；圖11-2為水離子電解裝置的旋轉(zhuǎn)電極板側(cè)視示意圖；圖11-3為水離子電解裝置的旋轉(zhuǎn)電極板的激振裝置連接示意圖；圖12-1為水離子電解裝置的正負(fù)電極板主視示意圖；圖12-2為水離子電解裝置的正負(fù)電極板側(cè)視示意圖；圖13為直流發(fā)電裝置示意圖；圖14-1為直流發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)子磁鐵主視示意圖；圖14-2為直流發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)子磁鐵側(cè)視示意圖；圖15-1為直流發(fā)電裝置的定子金屬盤主視示意圖；圖15-2為直流發(fā)電裝置的定子金屬盤側(cè)視示意圖；圖16為實施例1的色譜分析結(jié)果示意圖；圖17為實施例1的色譜分析記錄。圖中：直流發(fā)電裝置1、殼體1-1、轉(zhuǎn)子磁鐵1-2、定子金屬盤1-3、固定件1-4、絕緣支架1-5；水離子電解裝置2、動軸2-1、絕緣盤2-2、電解裝置殼體2-3、旋轉(zhuǎn)電極板2-4、激振裝置2-4-1、固定螺栓2-4-2、散熱管2-5、氣液分離控制罐2-6、低壓限壓表2-7、高壓限壓表2-8、安全閥2-9、物料添加口2-10、氣體出口2-11、電解液2-12、系統(tǒng)管道2-13、風(fēng)冷葉片扇2-14、系統(tǒng)循環(huán)泵2-15、絕緣電板2-16、正負(fù)電極板2-17、燃?xì)鈮嚎s裝置3、壓力儀表系統(tǒng)3-1、儲存罐3-2；電機(jī)4；燃?xì)庵卣b置5、燃?xì)庵卣b置罐體5-1、重整液5-2、氣液交換層5-3；燃燒裝置6。具體實施方式下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。一、制備方法如圖1所示，為本發(fā)明的制備方法原理圖。現(xiàn)有的水電解氫氧混合氣體發(fā)生器所產(chǎn)生的氫氧氣體均為單質(zhì)氣體的混合氣體，氫氧單質(zhì)氣體混合存在一定的安全隱患。本發(fā)明的方法在電解水離子化到產(chǎn)生氫氧氣體的過程中，將水、氫氣、氧氣三者的單分子通過分子鍵合形成一個新的分子團(tuán)，將活性較高的氫分子束縛在分子團(tuán)中。因此，新的分子團(tuán)中氫氧分子比例十分穩(wěn)定，燃燒時還原成水，屬于爆縮燃燒，在封閉的空間中，爆縮燃燒相對爆發(fā)式燃燒是十分安全的。新的分子團(tuán)的燃燒溫度在3500攝氏溫度以上，并且能被液化成液體燃料，可以承受200kg/cm3以上壓力，長期儲存不發(fā)生任何性質(zhì)變化。在實施本方法時，電解液可選用KOH，濃度為5％-30％，鍵合產(chǎn)生的分子團(tuán)的通式為(H3O+-O2-OH--H2)n，其中：1≤n≤36。重整液是包括有碳?xì)浠衔顲xH2x+2和/或碳?xì)溲趸旎衔顲xH2x+2O的重整液。還可以添加量子碳素添加劑。其中，量子碳素為0.3nm-1.0nm的石墨烯液，量子碳素液的基本參數(shù)為：pH為1.8-2.2；電動勢ORP為280mv-380mv；電導(dǎo)率為1.2ms/cm-5.0ms/cm；固含量為0.1％-0.8％。本方法中，用于激振的激振裝置固有頻率遵循公式：f=0.162hL2EP]]>式中：f為激振裝置(固有)頻率；h為激振裝置厚度mm；L為激振裝置長度mm；E為激振裝置彈性模量；P為激振裝置密度；其中，激振頻率為10-3000Hz之間調(diào)整。二、制備系統(tǒng)本發(fā)明提供了安全高熱值燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)。具體描述如下。1、整體結(jié)構(gòu)如圖2-6所示，系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)包括：直流發(fā)電裝置1、水離子電解裝置2、燃?xì)鈮嚎s裝置3、燃?xì)庵卣b置5。圖2是本系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)是用于時間點(diǎn)、壓力、溫度、物料供給、壓縮燃?xì)鈪?shù)、燃燒參數(shù)等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并進(jìn)行自動化管理。2、壓縮裝置如圖3-4所示，本系統(tǒng)電解時激振產(chǎn)生的分子團(tuán)可以通過壓縮裝置壓縮存儲。包括：壓力儀表系統(tǒng)3-1、儲存罐3-2以及與水離子電解裝置2的氣體出口2-11相連的氣體壓縮腔。壓縮燃?xì)庀到y(tǒng)為常規(guī)設(shè)備，壓力范圍20.7-24.8Mpa，儲存罐3-2為標(biāo)準(zhǔn)氣體罐。3、重整裝置如圖5-6所示，在燃燒時，需要對分子團(tuán)進(jìn)行重整。將氣體經(jīng)過重整裝置罐體5-1后進(jìn)入燃燒裝置6燃燒，該燃燒裝置6為常規(guī)設(shè)備?？梢圆捎枚鄠€重整裝置5進(jìn)行重整。重整裝置罐體5-1內(nèi)設(shè)置有重整液5-2和氣液交換層5-3。重整液5-2為碳?xì)浠衔铩庖航粨Q層5-3為纖維體，例如毛氈、玻璃纖維、異形塑料顆粒；也可以采用鋼絲球作為氣液交換層5-3。通向重整裝置內(nèi)部的氣體經(jīng)過氣液交換層后再被導(dǎo)出。重整液5-2是包括有碳?xì)浠衔顲xH2x+2和/或碳?xì)溲趸旎衔顲xH2x+2O的重整液。還可以添加0.1％-1.0％的量子碳素添加劑。其中，量子碳素為0.3nm-1.0nm的石墨烯液，量子碳素液的基本參數(shù)為：pH為1.8-2.2；電動勢ORP為280mv-380mv；電導(dǎo)率為1.2ms/cm-5.0ms/cm；固含量為0.1％-0.8％。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案制備的高熱值燃?xì)獠缓騍和氮N成分，熱值可達(dá)11000～51000大卡Kcal/m3。4、電解裝置如圖7-8所示，在電解時，本實施例可以采用兩個直流發(fā)電裝置1進(jìn)行電解，如圖7所示；也可以采用單個直流發(fā)電裝置1進(jìn)行電解，如圖8所示。兩者根據(jù)工況選用。水離子電解裝置如圖9-12所示。水離子電解裝置2包括動軸2-1、絕緣盤2-2、殼體2-3、旋轉(zhuǎn)電極板2-4、激振裝置2-4-1、散熱管2-5至少一組或多組、氣液分離控制罐2-6、低壓限壓表2-7、高壓限壓表2-8、安全閥2-9、物料添加口2-10、氣體出口2-11、電解液2-12、系統(tǒng)管道2-13、風(fēng)冷葉片扇2-14、系統(tǒng)循環(huán)泵2-15、正負(fù)電極板2-17。其中，絕緣盤2-2設(shè)置于殼體2-3內(nèi)部兩側(cè)；絕緣盤2-2內(nèi)側(cè)分別設(shè)置正負(fù)電極板2-17。旋轉(zhuǎn)電極板2-4通過動軸2-1設(shè)置于兩塊正負(fù)電極板2-17之間。其中，旋轉(zhuǎn)電極板2-4至少為一片，也可以由多片組成電極組，每片間隔1-10mm。每片旋轉(zhuǎn)電極板2-4裝置有若干個激振裝置2-4-1，該激振裝置2-4-1可以通過固定螺栓2-4-2固定在旋轉(zhuǎn)電極板2-4上。旋轉(zhuǎn)電極板2-4在電解液2-12中以一定角速度旋轉(zhuǎn)，并在正負(fù)電極板2-17的電極電源DC+和DC-的作用下，產(chǎn)生水電解氫氧氣體。旋轉(zhuǎn)電極板2-4在旋轉(zhuǎn)中帶動激振裝置2-4-1產(chǎn)生激振，激振裝置固有頻率遵循公式：f=0.162hL2EP]]>式中：f為激振裝置固有頻率；h為激振裝置厚度mm；L為激振裝置長度mm；E為激振裝置彈性模量GPa；P激振裝置密度g/cm3；激振頻率為10-3000Hz之間調(diào)整。激振裝置上的正負(fù)極所產(chǎn)生的電解氫氧氣體在激振頻率的作用下，產(chǎn)生的單分子氫氧氣體和水分子，通過氫鍵重新組合成新的分子團(tuán)。本發(fā)明中的激振裝置2-4-1可以選用激振片。新的分子團(tuán)和電解液經(jīng)過散熱管2-5到達(dá)氣液分離控制罐2-6進(jìn)行氣液分離，分離后的氣體通過出口2-11輸出，低壓限壓表2-7和高壓限壓表2-8負(fù)責(zé)保持壓力在0.01-1.0Mpa之間運(yùn)行，物料添加口2-10負(fù)責(zé)添加補(bǔ)充液和添加劑，安全閥2-9控制在1.5-2.0Mpa，管道2-13為系統(tǒng)自動循環(huán)管道，根據(jù)溫控等工況條件可開啟循環(huán)泵2-15。5、發(fā)電裝置直流發(fā)電裝置如圖13-15所示，其包括：殼體1-1、轉(zhuǎn)子磁鐵1-2、定子金屬盤1-3、固定件1-4、絕緣體支架1-5、電機(jī)4。金屬盤頂端引導(dǎo)線聯(lián)接為DC-、金屬盤中心軸引導(dǎo)性聯(lián)接為DC+組成。轉(zhuǎn)子磁鐵圓盤1-2為導(dǎo)電金屬圓盤，金屬可以是銅及銅合金或者是導(dǎo)電金屬，至少一片或多片組成；轉(zhuǎn)子磁鐵1-2為高磁通量磁鐵，磁通量為0.5-1.2T特斯拉之間，兩片之間至少夾有一片或多片定子金屬盤1-3組成。調(diào)頻電機(jī)4提供一定轉(zhuǎn)速的動能，由直流發(fā)電裝置1轉(zhuǎn)換為額定的直流電解電源供給水離子電解裝置2。6、實施效果本發(fā)明所采用的技術(shù)方案制備的高熱值燃?xì)鈱儆诒s燃燒，在封閉的空間中爆縮燃燒相對爆發(fā)式燃燒十分安全，具有的安全穩(wěn)定的性質(zhì)優(yōu)于其它燃?xì)庑再|(zhì)；新的分子團(tuán)在一個溫度點(diǎn)同時液化成液體燃料；燃燒溫度在3500攝氏溫度以上；可以承受200kg/cm3以上壓力并長期儲存不發(fā)生任何性質(zhì)變化。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案所制備的高熱值燃?xì)夂推渌Ｒ?guī)燃料比較如下：表1-重整氣體與不同燃料的熱值以及二氧化碳排放量比較燃料種類數(shù)量KG熱值KcalCO2減排量％LPG11100020重油11000075柴油1960060煤炭1500090電能1KW860折算天然氣1800020本發(fā)明重整氣111000-51000小于5％下面能過幾個實施例對本發(fā)明的有益效果進(jìn)行驗證。實施例1水的電離子：電離出的H3O++HO-質(zhì)子水合物和氫氧根離子的混合物質(zhì)與烴烷結(jié)合重整。電解液2-12選用KOH濃度為5％-30％，選用15％。重整液2-21選用包括C1-C5醇烷的混合物。按本實施例1中方法制備的碳?xì)浣Y(jié)構(gòu)體分子氣體成分進(jìn)行檢測和分析，其色譜分析結(jié)果如圖16所示；色譜分析記錄如圖17所示。檢測和分析結(jié)果顯示，氣體由多種碳?xì)浣Y(jié)構(gòu)組成，熱值＞12000Kcal/m3。實施例2水的電離子：電離出的H3O++HO-質(zhì)子水合物和氫氧根離子的混合物質(zhì)與烴烷結(jié)合重整。電解液2-12選用KOH濃度為5％-30％，選用20％。重整液2-21為碳?xì)浠衔铮x用C3-C8烷烴混合物。重整前后碳?xì)浣Y(jié)構(gòu)體分子氣體成分如下表所示。從表中可以看出同樣，多組份的碳?xì)浣Y(jié)構(gòu)體熱值＞30000Kcal/m3。表2-重整前后碳?xì)浣Y(jié)構(gòu)體分子氣體成分分析表成分重整混合氣體％備注H239.50O219.03CH44.05COND沒有檢出CO2ND沒有檢出C2H60.5C3H811.59C3H60.04i-C4H100.55n-C4H102.681-C4H8+i-C4H80.07分子團(tuán)結(jié)合緊密t-2-C4H80.21c-2-C4H80.251,3-C4H60.16i-C5H126.82n-C5H124.49C6up10.06合計％100燃值Kcal/m331000實施例3水的電離子：電離出的H3O++HO-質(zhì)子水合物和氫氧根離子的混合物質(zhì)與烴烷結(jié)合重整。電解液2-12選用KOH濃度為5％-30％，選用30％。重整液2-21為碳?xì)浠衔?，選用C5-C12醇烷混合物。多組份的碳?xì)浣Y(jié)構(gòu)體熱值＞50000Kcal/m3。實例表明，本發(fā)明的安全高熱值燃?xì)鉃榍鍧嵞茉矗同F(xiàn)有的任何常規(guī)燃料比較都有十分優(yōu)秀的節(jié)能減排效果。從燃燒實績可知，相對常規(guī)燃料而言，節(jié)能和經(jīng)濟(jì)性均能節(jié)省50％以上；有效控制NOX、SOX、CO2等有害氣體的排放，燃燒排放均能減排60％以上。本發(fā)明不限于上述舉例，可適用于燃燒領(lǐng)域所有應(yīng)用。如，常規(guī)商用燃燒；高壓燃料儲罐；液化儲運(yùn)等等。以上的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3