[发明专利]一种生物柴油及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料油的技术领域，特别涉及一种运用甲醇、油酸、常规化石柴油和添加剂制备生物柴油的组合配方及其制备方法。

背景技术

我国缺油少气，煤炭资源相对丰富，煤基醇醚燃料来源广，以优势醇醚资源替代或混合石油资源，是产业原材料丰富成熟、资源综合利用、有利于生态环境、市场需求广阔，有利于调整产业结构、促进经济可持续发展的项目，同时可带动能源、化工和汽车等相关行业的发展，创造新的经济增长点。

常规汽油、柴油的调合技术相对成熟，例如通过利用炼油厂的一些非标凝析油经精制处理后，辅以添加剂可调合成符合客户要求的汽、柴油；又例如石脑油利用，石脑油辛烷值低，RON只有40—60左右，以往大部分作为乙烯裂解原料，近年发展的调合技术可通过精制脱硫并与高辛烷值组分混合，加入抗爆剂可调合出汽油，虽油品不高，但可为国家节约数量可观的石油资源。

多年前很多国家曾推广乙醇汽油，乙醇在汽油中的添加量一般为10～15%，由于乙醇汽油的性价比并不优胜（例如热值明显降低），并且乙醇的主要来源是农作物，从市场资源看不是一条技术发展的好路子；各国近年均重点转向试点推广甲醇汽油，甲醇的市场价格远低于汽油，主要来源是煤化工或很多化工的副产品，现阶段技术用两吨煤可生产一吨多甲醇，生产数量庞大，并且不与粮农业争夺资源，燃烧时碳排放低，被各国视为替代或混合石油使用的清洁燃料之一。

甲醇（CH₃OH）是低级醇中结构最简单的化合物，极性羟基（OH）在分子中比例很大，含氧量高达50%，具有燃烧速度快、放热快、热效率高的特点，理论加入到汽油或柴油中可大量节省石油资源；甲醇腐蚀性强，在常温下不能和汽油以任意比例相互混合，会发生分层，上层为富烃层，下层为富醇层，因此现阶段甲醇在汽油的添加量不理想，一般≤20%，市场上合乎高品质要求的甲醇汽油尚不多见。

众所周知市场上最紧缺的是柴油，柴油的用途广，用量大，我国石油燃料的需求缺口主要体现在柴油上，柴油成为紧缺能源中的紧缺产品，国家每年在进口原油的同时还要进口大量的成品柴油，能把甲醇与柴油以混合燃料简便应用并与化石柴油互换使用，是行业众多专家的技术梦想，但迄今尚未较好解决。甲醇与柴油互溶更不容易，从技术构象简单分析，甲醇是典型的亲水性化合物，理论上和水可以无限互溶，而柴油则是典型的油相碳氢高分子化合物，俗语“水油不相容”，因此常规条件下甲醇和柴油完全不能互溶，存在几个公知的技术难题：

一、甲醇与柴油的相容问题

甲醇羟基（OH）在分子中比例很大，呈极性，柴油是由各种多碳原子的烃类烃类化合物，非极性，只能溶于非极性的溶液中，要使甲醇与柴油以不同比例稳定溶合，而且不改变其燃烧特性，必需借助性价比合适的添加剂（助溶剂），目前技术一般选择高级醇、蓖麻油与酯类化合物或其混合物作为助溶剂。

二、甲醇柴油闪点低、十六烷值低的问题

甲醇的闪点低（11-12℃），与柴油的闪点（55℃）相差较远，甲醇与柴油混配以后，低闪点的甲醇仍会在低温下着火，会引起压燃式发动机工况不稳定也不安全；柴油的十六烷值要求在45-49，甲醇与柴油混配后会降低十六烷值，减弱爆发力，影响发动机工况。目前技术上是加入着火促进剂，改进甲醇燃料的着火性能，公知的着火促进剂类似于柴油十六烷值改进剂，为有机硝酸酯类化合物，例如硝酸环己酯、硝酸正乙酯、一缩二乙二醇二硝酸酯、二缩三乙二醇二硝酸酯等。

三、甲醇柴油与水乳化分层问题

由于极性甲醇与非极性柴油互不相溶，甲醇和柴油即使可混溶也极不稳定，极微量的水分侵入也会引起乳化分层，一般是在甲醇柴油的助溶剂中加入一定量的乳化剂，甲醇在乳化剂的存在下，可以形成较为稳定的甲醇微液滴分散于柴油中的乳化液，提高甲醇/柴油混合燃料的稳定性和着火性，通常使用离子型乳化剂。

据公开资料，德国试验用的M15甲醇-柴油混合燃料中，助溶剂的体积添加量为15%，着火促进剂的体积添加量为1%，燃料的十六烷值可达45；而使用甲醇作为主要燃料时，着火促进剂的体积添加量为5%-10%，由于助溶剂和着火促进剂的价格都很高，而且用量很大，限值了其在市场燃料中的推广使用。