專利名稱：一種醇基燃料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料領(lǐng)域，具體涉及一種將植物纖維制備成的醇基燃料及其制備方法。
背景技術(shù)：
能源是人類賴以生存和持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，而常規(guī)化石能源的儲(chǔ)量有限， 特別是進(jìn)入21世紀(jì)后，全球能源消耗急劇增加。全球已探明的石油、天然氣和煤都將可能在本世紀(jì)耗盡，同時(shí)化石能源造成的環(huán)境污染和氣候變化對(duì)人類生存和發(fā)展提出來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，各國(guó)從能源安全和環(huán)保的角度考慮，開始尋找清潔的替代能源。生物質(zhì)能源可再生，在循環(huán)過(guò)程中不會(huì)增加大氣中CO2凈排放量，生物質(zhì)能源還可降低燃燒所產(chǎn)生的有害物排放。目前，通過(guò)發(fā)酵玉米淀粉、甘蔗等生產(chǎn)的乙醇燃料，加劇糧食危機(jī)，同時(shí)乙醇汽油開口存放時(shí)間只有一天，密封儲(chǔ)存期也僅為一周?，F(xiàn)有的乙醇燃料具有原料來(lái)源不足、成本高、不易儲(chǔ)存等缺陷，不利于廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有乙醇燃料的不足之處，提出了一種醇基燃料及其制備方法。該醇基燃料是一種無(wú)毒、無(wú)殘液、無(wú)煙塵、無(wú)有害廢氣、無(wú)積垢，既安全又經(jīng)濟(jì)的燃料。本發(fā)明將植物纖維作為原料，植物纖維主要是農(nóng)業(yè)秸桿、竹片、木片等，原料來(lái)源廣泛。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種醇基燃料，主要成分由甲醇、乙醇、二甲醚和羥基戊酸甲酯組成，主要成分中各組分的重量份含量如下甲醇40份-50份，乙醇2份-4份，二甲醚2份-4份，羥基戊酸甲酯40份-50份。醇基燃料中主要成分占醇基燃料總質(zhì)量的98%以上，其余2%為制備過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物。一種醇基燃料的制備方法，采用植物纖維作為原料，具體步驟如下(參見圖I)(I)將植物纖維曬干、去雜、切段、粉碎，加水浸泡15min-45min ；(2)加雜多酸調(diào)pH值為4. 5 5. 5，加纖維素酶水解，纖維素酶加入量為絕對(duì)干燥植物纖維總重的I. 5% 2. 2%，攪拌并保持溫度在40°C 60°C，發(fā)酵24h 48h，得到乙醇和葡萄糖；然后過(guò)濾去除固體，脫水濃縮得含水小于5%的葡萄糖溶液；(3)在高壓反應(yīng)釜中加入鎳觸媒作為催化劑，再加入上述葡萄糖溶液并攪拌，鎳觸媒的加入量為葡萄糖溶液總重量的0. 1% 0. 3%，pH值控制在7. 5 8. 5之間；然后通入
3氫氣，IL葡萄糖溶液中通入3L 3. 2L氫氣，進(jìn)行還原反應(yīng)得到甲醇和羥基戊酸，壓力控制在4.0 4. 5Mpa之間，溫度為145°C 155°C ；(4)再加入酯化催化劑，羥基戊酸化反應(yīng)得到羥基戊酸甲酯，羥基戊酸甲酯與酯化催化劑的摩爾比為I. 2 2. 5 1，溫度120°C 130°C，氫氣壓力1.2 1.8Mpa，攪拌均勻， 反應(yīng)2h 2. 5h ;(5)然后過(guò)濾去除固體催化劑，蒸餾脫水，部分甲醇轉(zhuǎn)化為二甲醚，最終制得醇基燃料。所述植物纖維包括農(nóng)業(yè)秸桿、雜草、竹片和木片中的一種或幾種。步驟⑴中將植物纖維粉碎成2cm 3cm長(zhǎng)的小段。步驟⑷中所述酯化催化劑為PW12/Si02或磷鎢酸。步驟(5)中所述蒸餾脫水加入二甲亞砜。下面對(duì)本發(fā)明的醇基燃料的制備方法做進(jìn)一步的解釋和說(shuō)明I、農(nóng)業(yè)秸桿、雜草或竹片、樹枝、木片分類清理曬干，去除泥沙、瓦礫等雜質(zhì)；2、分類將植物纖維切段、粉碎成2 3cm長(zhǎng)的小段，粉碎時(shí)為防止機(jī)器過(guò)熱可適當(dāng)加水，加水后粉碎的植物纖維及時(shí)進(jìn)入下一道工序，防止堆積過(guò)程中發(fā)熱過(guò)高；3、將粉碎后的植物纖維加入清水浸泡15 45min,因?yàn)橹参锢w維以曬干加水浸泡時(shí)，需要適當(dāng)?shù)臄嚢璨拍芙莩浞郑?、當(dāng)植物纖維全部浸透時(shí)，加入雜多酸調(diào)節(jié)PH值為4. 5 5. 5，優(yōu)選磷鎢酸，磷鎢酸的酸強(qiáng)度PKa = -13. 16，比硫酸的酸強(qiáng)度pKa = -11. 93強(qiáng)，硫酸中的硫回收困難，且殘留硫酸對(duì)纖維素酶的活性有影響；5、加入纖維素酶，溫度維持在40 60°C，發(fā)酵24 48h，在適宜溫度范圍內(nèi)，溫度提高發(fā)酵時(shí)間減短，發(fā)酵過(guò)程中為調(diào)節(jié)發(fā)酵料的整體溫度需要適當(dāng)?shù)臄嚢?，防止劇部溫度過(guò)度或過(guò)低，影響整體發(fā)酵率；水解產(chǎn)生乙醇和葡萄糖。
權(quán)利要求
1.一種醇基燃料，其特征是，主要成分由甲醇、乙醇、二甲醚和羥基戊酸甲酯組成，主要成分中各組分的重量份含量如下甲醇40份-50份，乙醇2份-4份，二甲醚2份-4份，羥基戊酸甲酯40份-50份。
2.權(quán)利要求I所述醇基燃料的制備方法，其特征是，采用植物纖維作為原料，具體步驟如下(1)將植物纖維曬干、去雜、切段、粉碎，加水浸泡15min-45min；(2)加雜多酸調(diào)pH值為4.5 5. 5，加纖維素酶水解，纖維素酶加入量為絕對(duì)干燥植物纖維總重的I. 5% 2. 2%，攪拌并保持溫度在40°C 60°C，發(fā)酵24h 48h，得到乙醇和葡萄糖；然后過(guò)濾去除固體，脫水濃縮得含水小于5%的葡萄糖溶液；(3)在高壓反應(yīng)釜中加入鎳觸媒作為催化劑，再加入上述葡萄糖溶液并攪拌，鎳觸媒的加入量為葡萄糖溶液總重量的0. I % 0.3%，pH值控制在7. 5 8. 5之間；然后通入氫氣，IL葡萄糖溶液中通入3L 3. 2L氫氣，進(jìn)行還原反應(yīng)得到甲醇和羥基戊酸，壓力控制在 4. 0 4. 5Mpa之間，溫度為145°C 155°C ；(4)再加入酯化催化劑，羥基戊酸化反應(yīng)得到羥基戊酸甲酯，羥基戊酸甲酯與酯化催化劑的摩爾比為I. 2 2. 5 1，溫度120°C 130°C，氫氣壓力1.2 1.8Mpa，攪拌均勻，反應(yīng) 2h 2. 5h ;(5)然后過(guò)濾去除固體催化劑，蒸餾脫水，部分甲醇轉(zhuǎn)化為二甲醚，最終制得醇基燃料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述醇基燃料的制備方法，其特征是，所述植物纖維包括農(nóng)業(yè)秸桿、 雜草、竹片和木片中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述醇基燃料的制備方法，其特征是，步驟(I)中將植物纖維粉碎成 2cm 3cm長(zhǎng)的小段。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述醇基燃料的制備方法，其特征是，步驟(4)中所述酯化催化劑為 PW12/Si02或磷鎢酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述醇基燃料的制備方法，其特征是，步驟(5)中所述蒸餾脫水加入二甲亞砜。
全文摘要
本發(fā)明涉及燃料領(lǐng)域，具體涉及一種將植物纖維制備成的醇基燃料及其制備方法。本發(fā)明的醇基燃料，主要成分由甲醇、乙醇、二甲醚和羥基戊酸甲酯組成；主要成分中各組分的重量份含量如下甲醇40～50份，乙醇2～4份，二甲醚2～4份，羥基戊酸甲酯40～50份。該醇基燃料沸點(diǎn)溫度65～70℃，閃點(diǎn)75℃(高于理想的生物柴油閃點(diǎn)50℃)，燃燒值高，儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)。
文檔編號(hào)C10L1/182GK102533352SQ201210004228
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者祝加鏵, 雷學(xué)軍, 雷謹(jǐn)榕 申請(qǐng)人:雷學(xué)軍