專利名稱：一種高清潔液體燃料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液體燃料，特別涉及一種高清潔液體燃料及其制備方法。
背景技術(shù)：
燃料按形態(tài)可分為固體燃料、液體燃料和氣體燃料。液體燃料具有性質(zhì)穩(wěn)定、容易燃燒、熱值高、便于運(yùn)輸與儲(chǔ)存、灰份含量及污染物排放量低等特點(diǎn)，主要包括原油和石油制品、輕柴油、重油、汽油、煤油、煤焦油、頁(yè)巖油、合成油品、煤液化油、醇類燃料及其他液體燃料。目前，礦石燃料仍處于主導(dǎo)地位，但大量的開采導(dǎo)致煤、石油和天然氣等礦石燃料資源日益枯竭，甚至不能維持幾十年。隨著世界經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，對(duì)能源的需求也不斷增長(zhǎng)，能源問(wèn)題越來(lái)越受到各方面關(guān)注。近些年，能源價(jià)格飆升、溫室效應(yīng)加劇、能源供需形勢(shì)不斷惡化，使能源短缺和環(huán)境問(wèn)題成為全球能源問(wèn)題的主題。鑒于此，國(guó)內(nèi)外都在積極開發(fā)新型的液體燃料，如燃料乙醇、生物柴油、醇基燃料、二甲醚液體燃料等。其中，燃料乙醇和生物柴油的發(fā)展速度較快，已在世界各國(guó)得到不用程度的應(yīng)用，然而這兩種產(chǎn)品仍存在著許多瓶頸技術(shù)需要解決，尚不能大規(guī)模推廣使用；醇基燃料是以甲醇為主，混合有乙醇、丙醇等多元醇和烷烴的液體燃料，其雖抗爆性好、熱效率高、清潔、環(huán)保，但能量密度低，熱值僅在20-26MJ/kg ;二甲醚液體燃料的十六烷值高、含碳元素少、清潔、用途廣泛，然而其以天然氣為原料，存在不可再生等缺陷。針對(duì)化石資源的日益枯竭和可再生能源開發(fā)技術(shù)的相對(duì)落后，開發(fā)成本低、性能優(yōu)良的新型液體燃料對(duì)人類發(fā)展具有重要的意義。本發(fā)明將一元醇和環(huán)氧化物進(jìn)行聚合反應(yīng)生成，開發(fā)出一種新型高清潔液體燃料一低聚亞烷基二醇，其具有高清潔，低毒，可生物降解等特性，可用于汽油、柴油、航煤、其它燃料等領(lǐng)域，替代現(xiàn)有的石油液體燃料、生物液體燃料及其它燃料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題提供一種低毒、燃燒清潔、可生物降解、儲(chǔ)存運(yùn)輸方便的液體燃料及其制備方法，本發(fā)明的液體燃料氧化安定性好，閃點(diǎn)高，應(yīng)用范圍廣泛。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面提供一種高清潔液體燃料，其成分包括結(jié)構(gòu)式為I的低聚物，
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.Jn其中，R1為 C「C8 烷基，R2 為-H、-CH3 或-CH2CH3, n 為 1-8。特別是，所述C1-C8烷基為直鏈烷基或支鏈烷基，所述式I低聚物的相對(duì)分子量范圍為 50-500。其中，所述液體燃料用作汽油或汽油組份，其成分包括碳原子數(shù)為4-7的式I低聚物。特別是，所述碳原子數(shù)為4-7的式I低聚物的相對(duì)分子量范圍為50-150。其中，所述液體燃料用作航空煤油或航空煤油組份，其成分包括碳原子數(shù)為8-11的式I低聚物。特別是,所述碳原子數(shù)為8-11的式I低聚物的相對(duì)分子量范圍為150-240。其中，所述液體燃料用作柴油或柴油組份，其成分包括碳原子數(shù)為12-17的式I低聚物。特別是，所述碳原子數(shù)為12-17的式I低聚物的相對(duì)分子量范圍為240-500。本發(fā)明另一方面提供一種制備上述高清潔液體燃料的方法，將一元醇與環(huán)氧化物進(jìn)行加聚反應(yīng)制得所述式I低聚物。 其中，所述一元醇的碳原子數(shù)為1-8，所述環(huán)氧化物選自環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷或環(huán)氧丁烷，所述一元醇與環(huán)氧化物的摩爾比為I :1_10。特別是，所述一元醇優(yōu)選為甲醇、乙醇、正丙醇中的一種或多種。尤其是，所述一元醇可以是單一的一元醇，也可以是多種一元醇的混合物，優(yōu)選為多種一元醇的混合物，進(jìn)一步優(yōu)選為甲醇、乙醇、正丙醇的混合物，其中甲醇、乙醇、正丙醇的體積比為6 :3 :1。其中，所述加聚反應(yīng)在雜多酸鹽的催化作用下進(jìn)行，所述雜多酸鹽選自磷鑰雜多酸鹽、磷鎢雜多酸鹽、硅鎢雜多酸鹽、鑰鎢雜多酸鹽中的一種或多種。特別是，所述雜多酸鹽的重量與所述一元醇和環(huán)氧化物總重量的配比為0. 1-1 100。尤其是，所述加聚反應(yīng)的溫度為60_120°C，優(yōu)選為80°C ;絕對(duì)壓力為0. 2-0. 8MPa，優(yōu)選為0. 4MPa ;反應(yīng)時(shí)間為2-10h，優(yōu)選為6h。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I、本發(fā)明開發(fā)出一種全新的高清潔液體燃料，其制備工藝簡(jiǎn)單、操作方便、所采用的原料廉價(jià)易得，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)及推廣；2、本發(fā)明的液體燃料其與現(xiàn)有燃料相比，具有低毒、燃燒清潔、氧化安定性好、閃點(diǎn)高等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于汽油、柴油、航煤及其它燃料等領(lǐng)域，以替代現(xiàn)有的石油、生物液體燃料及其它燃料。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將會(huì)隨著描述而更為清楚。但這些實(shí)施例僅是范例性的，并不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的細(xì)節(jié)和形式進(jìn)行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。實(shí)施例I將甲醇、乙醇和正丙醇按照體積比6 :3 :1混合均勻，制得混合醇；將上述混合醇與環(huán)氧丙烷混合均勻后送入反應(yīng)釜，再向反應(yīng)釜中加入硅鎢雜多酸鈉催化劑，攪拌混合均勻后進(jìn)行加聚反應(yīng)，得到反應(yīng)混合物，其中所述混合醇與環(huán)氧丙烷的摩爾比為I :4，催化劑的重量與混合醇和環(huán)氧丙烷總重量的配比為0. 2 :100，控制加聚反應(yīng)的溫度為80°C，絕對(duì)壓力為0. 4MPa，反應(yīng)時(shí)間為6小時(shí)；將上述反應(yīng)混合物于絕對(duì)壓力為0. 01-0. 02MPa，溫度為180-200°C下進(jìn)行減壓蒸餾，收集80-90°C的餾分，制得碳原子數(shù)為4-7的低聚混合物I ;收集125-135°C的餾分，制得碳原子數(shù)為8-11的低聚混合物II ;收集180-200°C的餾分，制得碳原子數(shù)為12-17的低聚混合物III ；低聚混合物I、II、111的質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果分別見(jiàn)表1-3。實(shí)施例2將甲醇和乙醇按照體積比5 :5混合均勻，制得混合醇；將上述混合醇與環(huán)氧乙烷混合均勻后送入反應(yīng)釜，再向反應(yīng)釜中加入磷鑰雜多酸鈉催化劑，攪拌混合均勻后進(jìn)行加聚反應(yīng)，得到反應(yīng)混合物，其中所述混合醇與環(huán)氧乙烷的摩爾比為I :8，催化劑的重量與混合醇和環(huán)氧乙烷總重量的配比為0. 5 :100，控制加聚反應(yīng)的溫度為60°C，絕對(duì)壓力為0. 6MPa，反應(yīng)時(shí)間為10小時(shí)；·將上述反應(yīng)混合物于絕對(duì)壓力為0. 01-0. 02MPa，溫度為180-200°C下進(jìn)行減壓蒸餾，收集80-90°C的餾分，制得碳原子數(shù)為4-7的低聚混合物I ;收集125-135°C的餾分，制得碳原子數(shù)為8-11的低聚混合物II ;收集180-200°C的餾分，制得碳原子數(shù)為12-17的低聚混合物III ；低聚混合物I、II、111的質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果分別見(jiàn)表1-3。實(shí)施例3將甲醇和已醇按照體積比7 :3混合均勻，制得混合醇；將上述混合醇與環(huán)氧丁烷混合均勻后送入反應(yīng)釜，再向反應(yīng)釜中加入鑰鎢雜多酸鈉催化劑，攪拌混合均勻后進(jìn)行加聚反應(yīng)，得到反應(yīng)混合物，其中所述混合醇與環(huán)氧丁烷的摩爾比為I :2，催化劑的重量與混合醇和環(huán)氧丁烷總重量的配比為I :100，控制加聚反應(yīng)的溫度為100°C，絕對(duì)壓力為0. 8MPa，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)；將上述反應(yīng)混合物于絕對(duì)壓力為0. 01-0. 02MPa，溫度為180-200°C下進(jìn)行減壓蒸餾，收集80-90°C的餾分，制得碳原子數(shù)為4-7的低聚混合物I ;收集125-135°C的餾分，制得碳原子數(shù)為8-11的低聚混合物II ;收集180-200°C的餾分，制得碳原子數(shù)為12-17的低聚混合物III ；低聚混合物I、II、111的質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果分別見(jiàn)表1-3。實(shí)施例4將異丁醇與環(huán)氧丙烷混合均勻后送入反應(yīng)釜，再向反應(yīng)釜中加入磷鎢雜多酸鈉催化劑，攪拌混合均勻后進(jìn)行加聚反應(yīng)，得到反應(yīng)混合物，其中所述異丁醇與環(huán)氧丙烷的摩爾比為I :6，催化劑的重量與異丁醇和環(huán)氧丙烷總重量的配比為0. I :100，控制加聚反應(yīng)的溫度為120°C，絕對(duì)壓力為0. 2MPa，反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)；將上述反應(yīng)混合物于絕對(duì)壓力為0. 01-0. 02MPa，溫度為180-200°C下進(jìn)行減壓蒸餾，收集80-90°C的餾分，制得碳原子數(shù)為4-7的低聚混合物I ;收集125-135°C的餾分，制得碳原子數(shù)為8-11的低聚混合物II ;收集180-200°C的餾分，制得碳原子數(shù)為12-17的低聚混合物III ；低聚混合物I、II、111的質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果分別見(jiàn)表1-3。表I低聚混合物I的質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種高清潔液體燃料，其成分包括結(jié)構(gòu)式為I的低聚物，
2.如權(quán)利要求I所述的高清潔液體燃料，其特征在于，用作汽油或汽油組份，其成分包括碳原子數(shù)為4-7的式I低聚物。
3.如權(quán)利要求I所述的高清潔液體燃料，其特征在于，用作航空煤油或航空煤油組份，其成分包括碳原子數(shù)為8-11的式I低聚物。
4.如權(quán)利要求I所述的高清潔液體燃料，其特征在于，用作柴油或柴油組份，其成分包括碳原子數(shù)為12-17的式I低聚物。
5.制備權(quán)利要求I所述高清潔液體燃料的方法，將一元醇與環(huán)氧化物進(jìn)行加聚反應(yīng)制得所述的式I低聚物。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述一元醇的碳原子數(shù)為1-8，所述環(huán)氧化物選自環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷或環(huán)氧丁烷。
7.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述一元醇與環(huán)氧化物的摩爾比為I:1-10。
8.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述加聚反應(yīng)在雜多酸鹽的催化作用下進(jìn)行。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述雜多酸鹽選自磷鑰雜多酸鹽、磷鎢雜多酸鹽、硅鎢雜多酸鹽、鑰鎢雜多酸鹽中的一種或多種。
10.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述加聚反應(yīng)的溫度為60-120°C，絕對(duì)壓力為0. 2-0. 8MPa,反應(yīng)時(shí)間為2-10h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高清潔液體燃料及其制備方法，將一元醇與環(huán)氧化物進(jìn)行加聚反應(yīng)制得，其成分包括結(jié)構(gòu)式為Ⅰ的低聚物，其中，R1為C1-C8烷基，R2為-H、-CH3或-CH2CH3，n為1-8。本發(fā)明的液體燃料低毒、燃燒清潔、可生物降解、儲(chǔ)存運(yùn)輸方便，特別是氧化安定性和閃點(diǎn)優(yōu)于現(xiàn)有的液體燃料，可廣泛應(yīng)用于汽油、柴油、航煤及其它燃料等領(lǐng)域，以替代現(xiàn)有的石油、生物液體燃料以及其它燃料。
文檔編號(hào)C10L1/02GK102796572SQ20121025851
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者頡二旺, 張維 申請(qǐng)人:北京金驕生物質(zhì)化工有限公司