本發(fā)明涉及液體燃料技術(shù)領(lǐng)域，且特別涉及一種人工合成柴油及其制備方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，人類面對(duì)著越來越嚴(yán)重的能源危機(jī)，使得對(duì)節(jié)能減排以及綠色經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域的研究越來越迫切，節(jié)約能源和環(huán)境治理成為一項(xiàng)長(zhǎng)期戰(zhàn)略任務(wù)，如何充分利用有限的礦物燃料，提高燃油的熱效率、降低燃油消耗，減少燃燒廢氣排放，減輕對(duì)大氣環(huán)境的污染，成為當(dāng)今世界各國(guó)的重要技術(shù)課題，許多發(fā)達(dá)國(guó)家投入大量的人力、物力、財(cái)力進(jìn)行研究，開發(fā)再生燃料成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

汽油、柴油是從石油提取得到，是日常生活中常使用的燃油，且隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)汽油、柴油的需求越來越高，而石油屬于不可再生資源，因此研究再生燃料，是非常必要的。柴油機(jī)因?yàn)槠鋭?dòng)力性好，熱效率高而應(yīng)用的越來越廣，而我國(guó)是一個(gè)貧油大國(guó)，柴油的供需矛盾十分突出，而能源的短缺是制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸問題，而且使用柴油的車排放的尾氣對(duì)大氣污染也日趨嚴(yán)重。因此，研究出對(duì)大氣無污染的復(fù)合燃油是十分必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種人工合成柴油，其成本低、清潔度高、無鉛、無硫、基本零排放對(duì)大氣無污染。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種人工合成柴油的制備方法，其制備方法簡(jiǎn)單，成本低。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明提出一種人工合成柴油，按照質(zhì)量百分比計(jì)，包括乙醇55-80％、磺化油10-20％、第一輕質(zhì)油5-10％，改性劑2-8％、添加劑1-7％，乙醇為生物乙醇或者生物酒精。

改性劑按質(zhì)量百分比計(jì)，包括2,6-二叔丁基對(duì)甲酚20-40％、丙酮25-45％、過氧化氫10-30％、磺酸鹽8-15％、第二輕質(zhì)油6-13％。

本發(fā)明提出一種人工合成柴油的制備方法，，按照質(zhì)量百分比計(jì)，將55-80％的乙醇、10-20％的磺化油、5-10％的第一輕質(zhì)油、2-8％的改性劑及1-7％添加劑混合攪拌2-3h制得人工合成柴油，乙醇為生物乙醇或生物酒精。

本發(fā)明提供的人工合成柴油及其制備方法的有益效果是：將原料混合攪拌制得人工合成柴油，制備方法簡(jiǎn)單，成本低。其中，生物乙醇含氧量高，可以改善燃燒，減少發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的碳沉淀和氧化碳等不完全燃燒污染物排放；生物乙醇和磺化油配合使用，可以降低沸點(diǎn)，同時(shí)起到潤(rùn)濕、乳化、分散、潤(rùn)滑、防腐等作用的作用；加入了改性劑提高燃料的穩(wěn)定性及燃燒性，加入了添加劑，提高柴油的十六烷值，同時(shí)進(jìn)一步提高其防爆性能。制備出的人工合成柴油不含傳統(tǒng)柴油、不含甲醇、安全性好，同時(shí)該柴油成本低，十六烷值高，無爆震，清潔度高，不含鉛，無硫，對(duì)供油系統(tǒng)無腐蝕，耐久性好，不分層，不變色，燃燒徹底，發(fā)動(dòng)機(jī)基本無積碳，可延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購(gòu)買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的人工合成柴油及其制備方法進(jìn)行具體說明。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種人工合成柴油的制備方法，具體的：將乙醇、磺化油、第一輕質(zhì)油、改性劑及添加劑混合攪拌2-3h制得人工合成柴油，乙醇為生物乙醇或者生物酒精。制備方法簡(jiǎn)單，易操作，制作成本低，可以大量生產(chǎn)。

其中，人工合成柴油按質(zhì)量百分比計(jì)，包括乙醇55-80％、磺化油10-20％、第一輕質(zhì)油5-10％，改性劑2-8％、添加劑1-7％，乙醇為生物乙醇或者生物酒精；優(yōu)選地，包括乙醇60-75％、磺化油12-18％、第一輕質(zhì)油6-8％，改性劑3-7％、添加劑2-7％。

其中，生物乙醇是指通過微生物的發(fā)酵將各種生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料酒精，大都使用淀粉類作物、糖類作物、植物纖維原料等進(jìn)行生產(chǎn)，在其制備及使用過程中對(duì)環(huán)境無污染，是一種公認(rèn)的環(huán)?？稍偕剂?。加入生物乙醇主要有兩方面的作用：一是乙醇辛烷值高達(dá)115，可以取代污染環(huán)境的含鉛添加劑來改善柴油的防爆性能；二是生物乙醇含氧量高，可以改善燃燒，減少發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的碳沉淀和氧化碳等不完全燃燒污染物排放。生物酒精與生物乙醇性質(zhì)基本一樣，因此可代替生物酒精單獨(dú)使用。

生物乙醇的沸點(diǎn)較高，會(huì)影響最后成品油的沸點(diǎn)，從而影響成品油的效果，因此本發(fā)明實(shí)施例中加入了磺化油與其配合使用。

磺化油是由優(yōu)質(zhì)天然礦物油經(jīng)三氧化硫氣相膜式磺化而成，特有的親水基結(jié)合方式使其耐酸、矸的性能優(yōu)良，屬于陰離子型表面活性劑一類。本發(fā)明加入磺化油主要有以下幾個(gè)目的，第一：生物乙醇和磺化油配合使用，因?yàn)樯镆掖蓟蛘呱锞凭浞悬c(diǎn)較高，加入磺化油，可以降低沸點(diǎn)，同時(shí)生物乙醇還可以起到稀釋磺化油的作用；第二：磺化油具有潤(rùn)濕、乳化、分散、潤(rùn)滑、防腐等作用，加入磺化油可以使燃料不分層、不變色，還能增加其潤(rùn)滑性，并能抑制金屬的腐蝕；第三：磺化油還可作為作溶劑，第四：磺化油的成本低，加入磺化油還能降低成本。

因?yàn)樯镆掖嫉挠H水性強(qiáng)于親油性，與磺化油、第一輕質(zhì)油混合后，因生物乙醇摻混比例較高，會(huì)導(dǎo)致燃料的分層溫度較高，其穩(wěn)定性和燃燒性越差，因此加入改性劑可提高燃料的穩(wěn)定性及燃燒性。

其中：改性劑按質(zhì)量百分比計(jì)包括：2,6-二叔丁基對(duì)甲酚20-40％、丙酮25-45％、過氧化氫10-30％、磺酸鹽8-15％、第二輕質(zhì)油6-13％。優(yōu)選地，改性劑按質(zhì)量百分比計(jì)包括：2,6-二叔丁基對(duì)甲酚25-35％、丙酮30-40％、過氧化氫15-25％、磺酸鹽8-12％、第二輕質(zhì)油8-12％。

2,6-二叔丁基對(duì)甲酚(butylatedhydroxyoluene，bht)一種油溶性的有機(jī)化合物，抗氧化能力較強(qiáng)，耐熱及穩(wěn)定性好，沒有特異臭，而且價(jià)格低廉。本發(fā)明中加入bht的目的是為了提高產(chǎn)品的抗氧化性能，延長(zhǎng)其使用的壽命，同時(shí)還能防止其酸值或粘度的上升，使成品油具有較好的流動(dòng)性，還能提高成品油的穩(wěn)定性。

丙酮在常溫壓下為具有特殊芳香氣味的易揮發(fā)性無色透明液體?；瘜W(xué)性質(zhì)較活潑。丙酮其熱值較高，加入丙酮的目的主要是為了提高燃料的熱值，提高合成柴油的燃燒性。因丙酮能與極性和非極性溶劑相混溶，在本發(fā)明實(shí)施例中可與其他成分，例如生物乙醇等相互溶解，在本發(fā)明中作為溶劑使用，使合成柴油不分層。

因磺化油等是具有酸性，而酸性過高會(huì)影響柴油的燃燒性能，因此，本發(fā)明中過氧化氫作為酸度調(diào)節(jié)劑加入，加入過氧化氫的目的是對(duì)酸性進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)，過氧化氫還能與2,6-二叔丁基對(duì)甲酚配合使用，既能對(duì)酸性進(jìn)行調(diào)節(jié)又防止后面使用時(shí)柴油酸值過快增長(zhǎng)。

磺酸鹽為清凈分散劑類物質(zhì)，其清潔性能好，中和能力強(qiáng)，防銹性能好，其堿性、鈣含量高，對(duì)油泥清凈效果好，適用于調(diào)制各種內(nèi)燃機(jī)機(jī)油，不但可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中漆膜和積炭的沉積，保持活塞清潔，還可以避免機(jī)件的酸性腐蝕，并能延長(zhǎng)其換油期。

磺酸鹽為木質(zhì)素磺酸鹽，木質(zhì)素磺酸鹽選自木質(zhì)素磺酸鈉和木質(zhì)素磺酸鈣中至少一種。例如，磺酸鹽為木質(zhì)素磺酸鈉，磺酸鹽可以為木質(zhì)素磺酸鈣，磺酸鹽還可以木質(zhì)素磺酸鈉和木質(zhì)素磺酸鈣的混合物。

其中第一輕質(zhì)油和第二輕質(zhì)油可可選用常壓瓦斯油、石腦油或石油醚。

改性劑例如可丙酮、過氧化氫、第二輕質(zhì)油、2,6-二叔丁基對(duì)甲酚和磺酸鹽混合，在45-50℃的條件下攪拌1-2h制得。優(yōu)選地，改性劑是由以下方法制得，先將丙酮、過氧化氫、第二輕質(zhì)油混合攪拌，例如加入反應(yīng)釜進(jìn)行混合攪拌，目的是為了使其充分混合；然后加入2,6-二叔丁基對(duì)甲酚、磺酸鹽，目的是為了提高其分散性，然后在45-50℃的條件下攪拌1-2h。

十六烷值是表示柴油在柴油機(jī)中燃燒時(shí)的自燃性指標(biāo)，改性劑的加入雖然提高了燃料的穩(wěn)定性及燃燒性，但是在十六烷值方面的提高欠缺，因此可通過加入添加劑，提高柴油的十六烷值，同時(shí)進(jìn)一步提高其防爆性能。

可選的，添加劑按質(zhì)量百分比計(jì)，包括硝酸異辛酯30-60％、硝酸異戊酯25-40％、十二醇硫酸鈉10-25％、石蠟3-8％、磷酸氫二鈉1-4％，優(yōu)選地，添加劑按質(zhì)量百分比計(jì)包括硝酸異辛酯40-50％、硝酸異戊酯30-35％、十二醇硫酸鈉12-20％、石蠟4-6％、磷酸氫二鈉2-3％。

硝酸異辛酯和硝酸異戊酯的加入用于提高柴油的十六烷值，改善柴油的燃燒性能，縮短著火時(shí)間，降低燃點(diǎn)，提高機(jī)車熱工況動(dòng)力性，節(jié)油效應(yīng)十分明顯。硝酸異辛酯的作用機(jī)理是加入后，其熱分解生成物能促進(jìn)燃料的氧化，縮短發(fā)火延遲期，減輕柴油機(jī)的爆震從而提高柴油的十六烷值。

十二醇硫酸鈉系陰離子表面活性劑，具有良好的分散、潤(rùn)濕、乳化、去污發(fā)泡性能，磷酸氫二鈉還可以作為防爆劑使用，提高合成柴油的防爆性能。

添加劑例如可將將硝酸異辛酯、硝酸異戊酯、十二醇硫酸鈉、石蠟和磷酸氫二鈉混合，在50-60℃的條件下攪拌1-2h制得，優(yōu)選地，為了使各成分充分混合，避免出現(xiàn)分層的現(xiàn)象，在反應(yīng)釜中依次加入硝酸異辛酯、硝酸異戊酯、石蠟、磷酸氫二鈉、十二醇硫酸鈉，在45-50℃的條件下攪拌1-2h制得添加劑。最后加入十二醇硫酸鈉的目的是為了利用其分散、乳化的性質(zhì)，使各成分充分混合，避免出現(xiàn)分層的現(xiàn)象。

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

一種人工合成柴油，按質(zhì)量百分比計(jì)，由55％的生物乙醇、20％的磺化油、10％的常壓瓦斯油、8％的改性劑及7％的添加劑混合攪拌2h制得。

其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，改性劑是將20％的2,6-二叔丁基對(duì)甲酚、25％的丙酮、30％的過氧化氫、15％的木質(zhì)素磺酸鈉、10％的常壓瓦斯油混合，在45℃的條件下攪拌1h制得。

添加劑是將2.1％的硝酸異辛酯、2.31％的硝酸異戊酯、1.75％的十二醇硫酸鈉、0.56％的石蠟和0.28％的磷酸氫二鈉混合，在45℃的條件下攪拌1h制得。

實(shí)施例2

一種人工合成柴油，按質(zhì)量百分比計(jì)，由80％的生物乙醇、10％的磺化油、5％的石腦油、4％的改性劑及5％的添加劑混合攪拌3h制得。

其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，改性劑是先將45％的丙酮、10％的過氧化氫、6％的石腦油加入反應(yīng)釜混合攪拌；然后加入31％的2,6-二叔丁基對(duì)甲酚、8％的木質(zhì)素磺酸鈉，在50℃的條件下攪拌2h制得。

添加劑是將60％的硝酸異辛酯、25％的硝酸異戊酯、3％的石蠟、2％的磷酸氫二鈉和10％的十二醇硫酸鈉依次加入反應(yīng)釜，在50℃的條件下攪拌2h制得。

實(shí)施例3

一種人工合成柴油，按質(zhì)量百分比計(jì)，由75％的生物酒精、16％的磺化油、5％的石油醚、2％的改性劑及2％的添加劑混合攪拌2.5h制得。

其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，改性劑是先將29％的丙酮、10％的過氧化氫、13％的石油醚加入反應(yīng)釜混合攪拌；然后加入40％的2,6-二叔丁基對(duì)甲酚、8％的木質(zhì)素磺酸鈣，在45℃的條件下攪拌1.5h制得。

添加劑是將42％的硝酸異辛酯、40％的硝酸異戊酯、5％的石蠟、1％的磷酸氫二鈉和12％的十二醇硫酸鈉依次加入反應(yīng)釜，在45℃的條件下攪拌1.5h制得。

實(shí)施例4

一種人工合成柴油，按質(zhì)量百分比計(jì)，由60％的生物乙醇、18％的磺化油、8％的石油醚、7％的改性劑及7％的添加劑混合攪拌2h制得。

其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，改性劑是先將40％的丙酮、15％的過氧化氫、12％的石油醚加入反應(yīng)釜混合攪拌；然后加入25％的2,6-二叔丁基對(duì)甲酚、8％的木質(zhì)素磺酸鈣，在45℃的條件下攪拌1.5h制得。

添加劑是將40％的硝酸異辛酯、35％的硝酸異戊酯、4％的石蠟、2％的磷酸氫二鈉和19％的十二醇硫酸鈉依次加入反應(yīng)釜，在45℃的條件下攪拌1.5h制得。

實(shí)施例5

一種人工合成柴油，按質(zhì)量百分比計(jì)，由75％的生物乙醇、14％的磺化油、6％的石腦油、3％的改性劑及2％的添加劑混合攪拌2.5h制得。

其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，改性劑是先將30％的丙酮、25％的過氧化氫、10％的石腦油加入反應(yīng)釜混合攪拌；然后加入25％的2,6-二叔丁基對(duì)甲酚、10％的木質(zhì)素磺酸鈣，在45℃的條件下攪拌1.5h制得。

添加劑是將50％的硝酸異辛酯、30％的硝酸異戊酯、6％的石蠟、2％的磷酸氫二鈉和12％的十二醇硫酸鈉依次加入反應(yīng)釜，在45℃的條件下攪拌1.5h制得。

實(shí)施例6

一種人工合成柴油，按質(zhì)量百分比計(jì)，由68％的生物乙醇、12％的磺化油、8％的石腦油、6％的改性劑及6％的添加劑混合攪拌2.5h制得。

其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，改性劑是先將30％的丙酮、15％的過氧化氫、8％的石腦油加入反應(yīng)釜混合攪拌；然后加入35％的2,6-二叔丁基對(duì)甲酚、12％的木質(zhì)素磺酸鈉，在45℃的條件下攪拌1.5h制得。

添加劑是將40％的硝酸異辛酯、32％的硝酸異戊酯、20％的石蠟、5％的磷酸氫二鈉和3％的十二醇硫酸鈉依次加入反應(yīng)釜，在45℃的條件下攪拌1.5h制得。

實(shí)施例1-6中的人工合成柴油各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)見表1。

表1.

從表1可以看出該柴油十六烷值高，無爆震，清潔度高，不含鉛，無硫，對(duì)供油系統(tǒng)無腐蝕，耐久性好，不分層，不變色，燃燒徹底，發(fā)動(dòng)機(jī)基本無積碳，可延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。

對(duì)比例1

一種人工合成柴油，按質(zhì)量百分比計(jì)，由74％的生物乙醇、12％的磺化油、8％的石腦油、6％的改性劑混合攪拌2.5h制得。

其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，改性劑是先將30％的丙酮、15％的過氧化氫、8％的石腦油加入反應(yīng)釜混合攪拌；然后加入35％的2,6-二叔丁基對(duì)甲酚、12％的木質(zhì)素磺酸鈉，在45℃的條件下攪拌1.5h制得。

對(duì)比例2

一種人工合成柴油，按質(zhì)量百分比計(jì)，由74％的生物乙醇、12％的磺化油、8％的石腦油、6％的添加劑混合攪拌2.5h制得。

添加劑是將40％的硝酸異辛酯、32％的硝酸異戊酯、20％的石蠟、5％的磷酸氫二鈉和3％的十二醇硫酸鈉依次加入反應(yīng)釜，在45℃的條件下攪拌1.5h制得。

對(duì)比例3

一種人工合成柴油，按質(zhì)量百分比計(jì)，由20％的生物乙醇、40％的磺化油、20％的石腦油、10％的改性劑及10％的添加劑混合攪拌2.5h制得。

其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，改性劑是先將10％的丙酮、40％的過氧化氫、8％的石腦油加入反應(yīng)釜混合攪拌；然后加入32％的2,6-二叔丁基對(duì)甲酚、10％的木質(zhì)素磺酸鈉，在45℃的條件下攪拌1.5h制得。

添加劑是將40％的硝酸異辛酯、32％的硝酸異戊酯、20％的石蠟、5％的磷酸氫二鈉和3％的十二醇硫酸鈉依次加入反應(yīng)釜，在45℃的條件下攪拌1.5h制得。

對(duì)比例1-3中的人工合成柴油各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)見表1。

表2.

與實(shí)施例1-5相比，對(duì)比例1中沒有加入添加劑，對(duì)比例2中沒有加入改性劑，對(duì)比例3中調(diào)整了各組分，從表1和表2中可以看出，采用實(shí)施例1-5的原料及配比，得到的人工合成石油質(zhì)量更好，十六烷值更高，不分層，不變色，燃燒徹底，發(fā)動(dòng)機(jī)基本無積碳，可延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。而對(duì)比例1-3中制得的人工合成柴油很多質(zhì)量都不達(dá)標(biāo)，并且可以觀察出其分層嚴(yán)重。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例的人工合成柴油及其制備方法，其制備方法簡(jiǎn)單，成本低。同時(shí)該柴油成本低，十六烷值高，無爆震，清潔度高，不含鉛，無硫，對(duì)供油系統(tǒng)無腐蝕，耐久性好，不分層，不變色，燃燒徹底，發(fā)動(dòng)機(jī)基本無積碳，可延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。

以上所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。