本發(fā)明涉及醇類代用燃料領(lǐng)域，尤其涉及一種生物醇基燃油助溶增溶劑。
背景技術(shù)：
：長期以來，各類機動車的燃料一直以汽油、柴油為主，這一使用模式越來越受到環(huán)境污染嚴(yán)重和資源日益緊缺的制約。為了改善這一困境，國內(nèi)外采用了多種能源替代方式，然而，這些替代方式若要大規(guī)模推廣，都存在著嚴(yán)重的缺陷。除此之外，柴油機在其排氣中含有大量顆粒，這些微粒主要是由黑色含碳物質(zhì)組成，沉降速率很低，能長期懸浮于大氣中，造成嚴(yán)重的霧霾，對人類健康造成了極大的危害。醇類燃油作為一種清潔、廉價、高效的石化燃料替代品，以其豐富的來源受到重視，被認(rèn)為是最有希望的石化燃料代用燃料。美國諾貝爾化學(xué)獎獲得者喬治·a·奧拉經(jīng)過長期研究認(rèn)為，“甲醇經(jīng)濟”使人類不再依賴于日益減少的石油和天然氣作為替代燃料，在我國的發(fā)展前景正在逐步明朗。甲醇沸點比柴油低，混合氣形成速度較快，且比較均勻，有利于完全燃燒；甲醇含氧量占50％，其著火極限較柴油寬，燃燒速度高，有利于降低排煙。但是，甲醇作為柴油機代用燃料具有以下不利因素：(1)甲醇與柴油間互溶難。一則二者間碳鏈數(shù)相差太懸殊，1：10-22，二則由于甲醇中含有羥基，是極性物質(zhì)，柴油無極性，溶液間互溶始終遵循著“混合溶液的相似相溶原則”，導(dǎo)致解決甲醇與柴油的互溶問題，是公認(rèn)的瓶頸難題；所以甲醇和柴油混合比較困難，不論是依靠壓力混合，還是加入一定量的助溶劑，都不能保證甲醇和柴油的均勻混合，混合燃料易分層，穩(wěn)定性較差；(2)甲醇的燃點高達470℃，比柴油燃點200～220℃高很多，因此甲醇既難以壓燃，也不易被點燃，自發(fā)著火的能力比較差；(3)甲醇的汽化潛熱大，高汽化潛熱產(chǎn)生的冷卻效應(yīng)對發(fā)動機低速、低負(fù)荷時的工況會產(chǎn)生不利影響；(4)甲醇的粘度低，直接使用柴油機原有的燃油噴射系統(tǒng)時，會造成系統(tǒng)磨損，甚至卡死等故障，從而影響發(fā)動機的可靠性和耐久性。傳統(tǒng)工藝制備的助溶劑，因其化學(xué)助劑技術(shù)和調(diào)合技術(shù)不成熟導(dǎo)致有害氣體排放、腐蝕溶脹、遇水分層、潤滑性差、低溫分層等一系列問題?，F(xiàn)有技術(shù)存在五大難題：油醇相容性差、遇水分層混濁、低溫分層混濁、潤滑性差及存貯穩(wěn)定性差。目前市場上通常所述的生物柴油，大多是在油酸甲酯主體基礎(chǔ)上添加助燃劑而成，存在凝點高、冷濾點高、腐蝕性強及性價比不足的缺陷，急需一種可以改善其壓縮性能、提高其綜合性價比的添加劑。為了解決醇類燃油的上述問題，近年來出現(xiàn)了很多成果專利技術(shù)。專利號為cn1908130a，公開了一種“車用甲醇柴油清潔增標(biāo)乳化劑”以及專利號為cn101323802a，公開了一種“車用甲醇柴油穩(wěn)定增效添加劑”，其用量分別為成品的15～20％、10～15％，用量非常大，成本非常高；專利號為cn102161922a，公開了一種“甲醇柴油添加劑及甲醇柴油”，使用了具有毒性并且閃點非常低的丙酮和甲苯，且添加劑用量>10％；專利號為cn102229820a，公開了一種“變性甲醇柴油及其配兌工藝”，使用了聚甲氧基甲縮醚，其實就是甲縮醛的聚合物，屬于明令禁止在柴油中添加的物質(zhì)；專利號為cn101709234a，公開了一種“甲醇柴油復(fù)合添加劑及制備方法”，使用了具有導(dǎo)電性能非常好的雙十六烷基二甲基氯化銨，其在甲醇中可以完全電離，形成電解液，具有非常高的電導(dǎo)率，因而加速了油路系統(tǒng)的腐蝕。由于助溶劑和促進劑的價格都很高，而且用量很大，限制了其在市場燃料中的推廣使用。因而研發(fā)一種用量少、成本低、效果好、具有生物可降解性、不含危害成分及電解質(zhì)、不會對環(huán)境造成二次污染的新型環(huán)保助溶增溶劑變得迫在眉睫。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種生物醇基燃油助溶增溶劑。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的：本發(fā)明是在項目eam(低溫厭氧發(fā)酵微生物菌群)研究中，從油田深部油層中，分離得到的一株高產(chǎn)油脂的兼性石油酵母菌eam-ac16un，于2016年12月26日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，地址：北京市朝陽區(qū)北辰西路1號院3號，保藏編號：cgmccno.13501，分類命名為毛孢子菌屬粘性絲孢酵母(trichosporonmucoidessp.)。本發(fā)明的添加劑所使用的酵母脂肪酸皂是通過皂化酵母不飽和脂肪酸而得到的，其脂肪酸提取技術(shù)、皂化工藝技術(shù)如下：脂肪酸提取技術(shù)：取定量的酵母發(fā)酵液(采用常規(guī)發(fā)酵方法)，3000r/min離心30min，去上清液，加入等體積的20％naoh水溶液，120℃皂化30min，冷卻至60～70℃，加等體積的95％酒精搖勻。將上述加酒精的皂化物趁熱加固體石蠟屑少許，冷卻。此時，皂化液中的殘烴與固體石蠟?zāi)淘谝黄?，可連同酵母渣一起過濾。用50％酒精清洗濾渣。將洗液與濾液合并，蒸發(fā)酒精。用hcl酸化至ph3.0，用乙醚提取二次。用水洗乙醚層，用無水硫酸鈉干燥，蒸發(fā)乙醚，稱重即得酵母c16～c18不飽和脂肪酸。通過脂肪酸提取技術(shù)，獲得以c16～c18不飽和脂肪酸為主的酵母脂肪酸，其脂肪酸主要成份為：棕櫚酸(c16:0)、亞油酸(c18:2)、γ-亞麻酸(c18:3)和反油酸(c18:3)。以軟脂酸、油酸為主的酵母脂肪酸與三乙醇胺經(jīng)部分皂化得到的c16～c18不飽和單脂肪酸皂具有良好的助溶增溶、穩(wěn)定界面張力、促進油醇互溶、抗磨、潤滑等作用，在低溫下油醇依然溶合好，發(fā)動機可正常啟動。皂化工藝過程：先把酵母c16～c18不飽和脂肪酸溶入基礎(chǔ)油中，加溫脫水，然后以體積比2:1比例將三乙醇胺加入，在常溫下反應(yīng)15～30min。至脂肪酸三乙醇胺皂全部溶入油中，全部溶入均勻后即得成品。為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明運用如下化學(xué)原理：⒈微囊化原理：通過表面活性劑和改性添加劑的復(fù)合使用，解決了甲醇以較大比例添加到柴油中能保持良好燃燒性狀的技術(shù)難題，使混溶柴油或生物燃料油形成穩(wěn)定的微膠囊結(jié)構(gòu)，多種原料互溶成的燃料油體系穩(wěn)定期長，利于運輸儲備，達到燃燒充分、降低碳排放的目的；⒉分子間作用力原理：通過添加表面活性劑，使分散體系的勢能降低；助溶劑通過偶極子或氫鍵與甲醇分子結(jié)合，再通過范德華力的作用與柴油中的烴分子結(jié)合，在這兩種力的共同作用下，使甲醇分子分散于柴油中，實現(xiàn)互溶；⒊界面膜原理：微乳化柴油中，乳化劑分子的親油基團進入油相，親水基團進入水相，在油水界面形成一層柔性非常高的界面膜，降低了油水體系的界面張力，形成柴油-甲醇-助劑三元微乳化體系，根據(jù)甲醇結(jié)構(gòu)特點與w/o形成機理，選擇多種高效表面活性劑和助表面活性劑復(fù)配，使乳化劑最佳hlb值在3.5～5.0之間，阻止由布朗運動、熱對流或機械攪拌而引起液滴的碰撞而誘發(fā)的液滴聚結(jié)，從而使得體系穩(wěn)定性好，能夠在一定的溫度下穩(wěn)定存在、不分層；此外，吸附分子帶電荷時能使分散相液滴表面帶點，形成雙電層，減少液滴接觸的機會，從而減少了由液滴接觸導(dǎo)致的聚結(jié)現(xiàn)象發(fā)生的幾率；第三，由于油脂r-coor’中的酯官能團是帶有極性的，其中c+呈陽性，羰基上的o-呈陰性，這一特性決定了油脂是烴類燃料和醇類燃料之間良好的助溶燃料。酯的極性一端(有o-的一端)能與醇的羥基上的h+結(jié)合，非極性一端(即r端)能與烴類結(jié)合。因此油脂既可以與烴類互溶，又可以與醇類互溶。⒋化合物的協(xié)同作用原理：試驗結(jié)果表明，要實現(xiàn)柴油和甲醇互溶不分層，單一的表面活性劑和助溶劑效果不佳，因此就需要多種化合物協(xié)同起來，共同發(fā)揮作用。⑴醇類：增大互溶度，提高甲醇柴油的穩(wěn)定性；具有親油親水基團，利用表面活性使甲醇柴油形成穩(wěn)定均相體系；⑵酯類：抑制相分離，保持低溫穩(wěn)定性，提高十六烷值；與甲醇和柴油都能互溶；⑶脂肪酸：增強穩(wěn)定性，彌補粘度損失，改善潤滑性；含有烴基和羧基，與柴油的碳原子數(shù)及密度接近。為了解決上述問題和克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，其生物醇基燃油助溶增溶劑—m8509是由四種功能組分組成：助溶組分(脂肪醇)、防分層組分(脂肪酸、脂肪酸酯)、潤滑組分(脂肪皂、脂肪酸酯)及抗磨組分(萜烴混合物)。一種穩(wěn)定的高性能大比例生物醇基燃油助溶增溶劑由以下體積百分比功能組分構(gòu)成：助溶組分，所述的脂肪醇，是c8～c12正構(gòu)及異構(gòu)高碳醇組成，優(yōu)選正辛醇、異辛醇和正十二醇中的一種或多種，或正辛醇、異辛醇和正十二醇以1:2:3比例(體積比)的混合物。防分層組分，所述的脂肪酸，是c16～c18石油酵母脂肪酸(rcooh)或油酸(c18h34o2)；所述的脂肪酸酯，是由山梨醇脂肪酸酯組成，優(yōu)選吐溫80和司盤80中的一種或多種，或吐溫80和司盤80以1:1比例(體積比)的混合物。潤滑組分，所述的脂肪皂，是c16～c18石油酵母脂肪酸(rcooh)或油酸(c18h34o2)與有機胺(三乙醇胺)以2:1(體積比)在常溫下經(jīng)皂化形成的脂肪酸皂(rconhr1)；所述的脂肪酸酯，是由油酸酯組成，優(yōu)選三羥甲基丙烷三油酸酯?？鼓ソM分，所述的萜烴混合物，是c10～c57中高碳萜類化合物組成，優(yōu)選松節(jié)油和蓖麻油中的一種或多種，或松節(jié)油和蓖麻油以1:1比例(體積比)的混合物。助溶增溶劑，其制備方法如下：將55.0～61.0％的助溶組分、9.0～13.0％的防分層組分、19.0～24.0％的潤滑組分及8.0～12.0％的抗磨組分加入到攪拌釜中，在常溫下攪拌均勻即可得到透明、清亮、顯油黃色的生物醇基燃油助溶增溶劑—m8509成品。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明是一種生物醇基燃油助溶增溶劑，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用以上技術(shù)方案主要優(yōu)點為：⒈發(fā)明選擇了能夠清潔、環(huán)保、可再生、可降解的石油酵母脂肪酸作為廉價的添加劑，既節(jié)能又減排，為進一步開發(fā)利用工業(yè)廢油脂和地溝泔水油等開辟了新的途徑，具有變廢為寶、利廢為能的積極作用。⒉本發(fā)明的助溶增溶劑與現(xiàn)有技術(shù)相比，用量少、成本低、效果好、具有生物可降解性、不含危害成分及電解質(zhì)、不會給環(huán)境帶來次生污染。⒊本發(fā)明的助溶增溶劑，外觀顯透明狀，略顯油黃色，顏色與柴油相當(dāng)，易被人們接受，溶入油珠直徑小。⒋本發(fā)明的油醇相穩(wěn)定期長達180天，有效的解決了甲醇與柴油之間相溶性差、油醇分層、潤滑性下降以及油醇相穩(wěn)定性差等技術(shù)難題。⒌本發(fā)明制備簡單、使用方便，具有熔點低、流動性好、不破壞乳化體系，無腐蝕性、具備生物可降解性、不含危害成分及電解質(zhì)、不會對環(huán)境造成二次污染等特點，為解決甲醇和柴油的油醇相穩(wěn)定助溶開辟了一種新途經(jīng)，具有廣泛的推廣價值。具體實施方式下面對本發(fā)明作進一步說明：生物醇基燃油助溶增溶劑—m8509實施案例(見表)。本發(fā)明實例中各試劑原料的作用：⒈酵母脂肪酸皂(rconhr1)：是由c16～c18石油酵母脂肪酸(rcooh)與有機胺(三乙醇胺)以2:1在常溫下經(jīng)皂化形成的脂肪酸皂；在添加劑中起到乳化醇類、穩(wěn)定界面張力、促進油醇互溶、抗磨、潤滑等作用。⒉正辛醇(c8h18o)：沸點196.0℃，閃點81.0℃，燃燒熱值5275.2kj/mol，比重0.830；最佳油醇助溶劑，在添加劑中起到穩(wěn)定、防凍、防沫、改進粘度、潤滑等作用。⒊異辛醇(c8h18o)：沸點187.0℃，閃點77.0℃，燃燒熱值5162.3kj/mol，比重0.835；最佳油醇助溶劑，在添加劑中起到穩(wěn)定、防凍、防沫、防銹、潤滑等作用。⒋正十二醇(c12h26o)：沸點257.0℃，閃點126.7℃，引燃溫度275.0℃，比重0.820；最佳油醇助溶劑，在添加劑中起到乳化醇類、穩(wěn)定界面張力、促進油醇互溶等作用。⒌酵母脂肪酸(rcooh)：是石油酵母脂肪酸c16～c18或油酸(c18h34o2)；在添加劑中起到低溫抗凍、助燃、促進油醇互溶的作用。⒍吐溫80：學(xué)名聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯，沸點93.0℃，閃點110.0℃，比重1.064；親水性表面活性劑，在添加劑中起到乳化醇類、促進油醇互溶的作用。⒎司盤80：學(xué)名無水山梨醇脂肪酸酯，沸點90.0℃，閃點110.0℃，比重0.994；親油性表面活性劑，在添加劑中起到乳化油類、促進油醇互溶的作用。⒏三羥甲基丙烷三油酸酯(c60h110o6)：閃點300.0℃，傾點-35.0℃，比重0.920；具有可生物降解優(yōu)異的潤滑性、水解穩(wěn)定性好、高閃點，低揮發(fā)、低溫特性好，在添加劑中起到抗磨、潤滑、保護的作用。⒐蓖麻油(c57h104o9)：凝點-10.0℃，閃點229.4℃，引燃溫度448.9℃，比重0.950；在添加劑中起到潤滑的作用。⒑松節(jié)油(c10h16)：沸點175.0℃，閃點46.0℃，引燃溫度253.0℃，比重0.867；在添加劑中起到助溶、潤滑的作用。經(jīng)試驗驗證以上功能組分及原料間相互匹配、相互促進、相互增效、取長補短，共同起到助溶增標(biāo)、抗凍潤滑的作用，解決油醇互溶低溫相分離的問題。試驗測試：生物醇基燃油助溶增溶劑—m8509效果(20℃，>72h)：項目m5m10m15m20m25m30m35m40甲醇含量(ml)5101520253035400#柴油含量(ml)8575655545352515組分油含量(ml)1015202530354045m8509用量(ml)00000000出現(xiàn)分層時間(min)<15<15<15<15<15<15<15<15m8509用量(ml)0.100.150.100.150.150.200.150.25出現(xiàn)分層時間(min)>4320>4320>4320>4320>4320>4320>4320>4320以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。當(dāng)前第1頁12