本发明涉及新能源制备技术领域，尤其涉及一种甲醇燃料添加剂的制备方法。
背景技术：
近年来的经济飞速发展，尤其是工业迅猛发展，致使城乡锅炉保有量急剧增加，锅炉燃油的需求量也随之大幅攀升。但是，我国原油储量严重不足，供需矛盾十分突出。面对国内成品油的旺盛需求，不得不大量进口原油、成品油供应国内市场。2014年，我国成品油消耗13480万吨，2014年石油净进口量达到2.1亿吨，进口的依存度51.29％。如不采取积极有效的措施，到2020年，预计我国对石油进口的依存度将达到62％左右。国际市场原油供需关系的变化、价格的波动，时时刻刻都在影响我国的成品油市场供应，能源危机随时都可能出现，并且会影响我国国民经济的发展和严重威胁到我国的能源安全。因此，积极推广使用替代能源燃料是解决我国石油资源短缺，缓解石油供需矛盾，保障国家能源安全、经济可持续发展的重大战略措施，开发使用新型替代能源已经迫在眉睫。
另一方面国内前期大量的燃煤锅炉支撑着整个地区的生产与运行，2015年后这批锅炉短期内必须全部淘汰，大量的市场需求等待着新型的燃料替换，据不完全统计，年内将近980万台套10吨以下的燃煤锅炉需要更换低碳环保燃料锅炉，部分大企业可以依托天然气能源作为替换，但是存在着大笔的开户费和改造费用，这些开支是这些改造企业的很大一笔投入，加之近期国内很多的企业效益很差，为了减少企业的过大开支，降低投入成本，改造新型醇烃生物燃料的燃烧设备市场很受欢迎，配套供应新型高清洁醇烃生物燃料势在必得，我国的各大中城市中，锅炉排放已成为大气的主要污染源之一。据有关部门提供的我国城市环境状况公告显示，在监测的338个城市中63.5％的城市超过国家大气质量的二级标准。其中超过三级的有112个，占监测城市的33％。目前，我国大气污染已由工业废物、煤烟气型向光化学烟雾型转变，污染物(CH、CO、CO2、NOx、颗粒物等)已经成为我国城市空气污染的主要污染源之一。据有关部门提供的资料，2014年我国锅炉排放污染已占空气污染源的64％。因此，减少锅炉污染物排放量已经成为保护环境的迫切需要，而开发使用清洁环保的新型锅炉燃料，减少锅炉排放污染已经刻不容缓。
从煤炭中可制备出甲醇，我国在煤制甲醇中处于技术领先地位。如何将甲醇用于汽车燃料或者锅炉燃料，以替代传统的化石燃油或者煤炭就具有非常显著的经济利益或者市场价值。在现有技术中，甲醇作为燃料存在热值较低、闪电过低、碳排放稍高的问题。
申请号为201410576522.6的中国发明专利公开了一种M30甲醇汽油添加剂，由以下重量份数的组分制成：金属腐蚀抑制剂16～24份、抑制橡胶溶胀剂10～20份、助溶增标剂22～33份、助燃剂48～60份。申请号为201610027356.3的中国发明专利公开了一种甲醇汽油复合添加剂，其是由以下重量份数的组分制成：异戊醇13～16份、乙醇4～6份、丙二醇单甲醚乙酸酯6～8份、叔丁基甲基醚5～7份、辛基酚聚氧乙烯醚3～5份、异丙醇胺3～4份、三羟甲基丙烷三辛酸酯2～3份、甲基苯并三氮唑4～6份、甲基异丁基酮5～6份。上述现有技术中均存在合成路线复杂，合成成本较高，甲醇燃料的热值无法明显提高的缺陷，同时现有技术中的添加剂无法在改善甲醇燃料排放的效果的同时提高甲醇燃料的闪点等诸多理化指标。
有鉴于此，有必要对现有技术中的甲醇燃料添加剂予以改进，以解决上述问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于公开一种甲醇燃料添加剂的制备方法，用以提高添加剂对甲醇燃料的热值的提升，减少甲醇燃料的碳排放，同时提高甲醇燃料的闪点与粘度。
为实现上述目的，本发明提供了一种甲醇燃料添加剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将氢氧化镁在裂解装置中加入氢气进行液化裂解，并提取富含镁离子的溶液；
S2、将步骤S1制得的溶液与碳链长度小于9的化石燃料混合后，重新使用步骤S1中的裂解装置再次进行裂解反应，并在离心萃取装置中通入饱和蒸汽，以分离出富含镁离子的混合溶液；
S3、将混合溶液与叔丁醇、异丙醇充分溶合。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中，所述裂解装置包括依次连接的一级裂解炉、二级裂解炉、加氢裂解炉以及高压裂解装置；
所述氢氧化镁依次通过一级裂解炉及二级裂解炉于480℃～490℃进行两次裂解反应；然后加入氢气，从而在加氢裂解炉以及高压裂解装置中于490℃～500℃进一步裂解反应，以制得富含镁离子的溶液。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中，溶液与化石燃料的重量百分比为5wt％:95wt％～10wt％～90wt％。
作为本发明的进一步改进，所述离心萃取装置包括依次连接的离心装置、萃取装置及分子筛。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中，混合溶液与叔丁醇、异丙醇混合时的体积比为：0.1:0.35:0.55。
作为本发明的进一步改进，所述分子筛的平均孔径为200目。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在本发明中，将含有镁离子的溶液与叔丁醇及异丙醇按照设定比例混合，以实现将镁离子高效地溶于叔丁醇与异丙醇中，由此制得的添加剂可显著提高甲醇的热值，减少了甲醇燃料的碳排放，并提高了甲醇燃料的闪点与粘度。
具体实施方式
下面结合各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
本实施方式所示出的添加剂主要用于作为甲醇燃料的添加剂，用于改善甲醇燃料的碳排放量，更重要的是可显著提高甲醇燃料的热值，并提高甲醇燃料在其的他物理化学指标，提高甲醇燃料的安全性与稳定性。
该甲醇燃料添加剂的制备方法，通过以下步骤制备得到。
首先，执行步骤S1、将氢氧化镁在裂解装置中加入氢气进行液化裂解，并提取富含镁离子的溶液。裂解装置包括依次连接的一级裂解炉、二级裂解炉、加氢裂解炉以及高压裂解装置。氢氧化镁依次通过一级裂解炉及二级裂解炉于480℃～490℃进行两次裂解反应；然后加入氢气，从而在加氢裂解炉以及高压裂解装置中于490℃～500℃进一步裂解出富含镁离子的溶液。
氢氧化镁难溶于水及化石燃料。镁是一种极其活泼的金属，镁的纯净物在空气中极易氧化呈氧化镁，氧化镁遇水则变成氢氧化镁。氢氧化镁在上述裂解装置中首先在一级裂解炉与二级裂解炉中失去一个水分子变成氧化镁。然后，加入氢气，以在加氢裂解炉及高压裂解装置中形成大量的镁离子(Mg2+)与少量的氢氧根离子(OH-)。具体的，在本实施方式中，步骤S1制备中所制备得到的溶液中，镁离子与氢氧根离子的比例约为9:3。
然后，执行步骤S2、将步骤S1制得的溶液与碳链长度小于9的化石燃料混合后，重新使用步骤S1中的裂解装置再次进行裂解反应，并在离心萃取装置中通入饱和蒸汽，以分离出富含镁离子的混合溶液。
其中，溶液与化石燃料的重量百分比为5wt％:95wt％～10wt％～90wt％，并最优选为5wt％:95wt％。该离心萃取装置包括依次连接的离心装置、萃取装置及分子筛。具体的，该分子筛的平均孔径为200目。
步骤S1制备中所制备得到的溶液在裂解装置中进行若干次裂解反应后，会形成包含镁离子、碳链长度小于9的化石燃料及碳链长度小于12的化石燃料。
当步骤S1制得的溶液与碳链长度小于9的化石燃料所组成的混合物在裂解装置中进行一次裂解反应后所得到产物，重新通过原料泵泵入管道混合器中。此时，温度为101℃的饱和蒸汽通入油水分离器在上述管道混合器中进行充分混合，依次通过离心装置及萃取装置分别执行离心处理及萃取处理，并通过离心装置可将富含镁离子的混合溶液中呈游离状态的氢氧根离子与镁离子所形成的氢氧化镁(固态)执行分离处理，以保证重新输入萃取装置的物料中不含有氢氧根离子。
最后，执行步骤S3、将混合溶液与叔丁醇、异丙醇充分溶合。具体的，在本实施方式中，上述混合溶液与叔丁醇、异丙醇混合时的体积比为：0.1:0.35:0.55，从而完成该甲醇燃料添加剂的制备工艺。需要说明的是，在本实施方式中，如无特殊说明，各原料、组分的纯度均为分析纯级别(99.99％以上)。
将使用本实施方式所制备得到的甲醇燃料添加剂(以下简称“添加剂”)与甲醇燃料按照1:4(重量比)的比例进行混合，可显著地改善甲醇燃料的燃烧特性及碳排放指标。甲醇燃料的热值约为5200大卡左右，而按照上述比例添加了添加剂的甲醇燃料的热值可达到7500大卡左右。同时，可提高甲醇燃料的闪电230％～250％，并使甲醇燃料的粘度从0.4mm2/s(23℃)提升至1.35mm2/s(23℃)。当然，在步骤S3之后，还可包括对添加剂进行剪切搅拌、分散混合，并泵入罐体中静置陈化1～2天，即可制得合格的添加剂。
本是实施例所示出的添加剂适用于商用灶、家用灶使用，经过质上海市金山站和西北大学检测分析，添加了本实施方式所述的添加剂的甲醇燃料完全符合GB-16663《醇基民用燃料》的相关要求。
以下结合本实施方式所示出的添加剂与甲醇燃料进行热值，并得到如下表一所示的数据。
1、热值检测分析
表一
同时，本实施方式所示出的添加剂与甲醇燃料按照1:4或者其他任意比例混合后(添加剂小于甲醇燃料的比例)作为发动机(尤其适合F1赛车燃料或者工业锅炉)的燃料。添加了20wt％的甲醇燃料，可通过该添加剂显著的改善甲醇燃料的燃烧特性，并可降低甲醇的腐蚀性。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。