一种甲醇柴油的生产方法
【专利说明】
所属技术领域
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[0001 ] 本发明涉及一种新能源液体燃料的生产方法，尤其是一种甲醇柴油的生产方法。【背景技术】:
[0002]随着我国经济的快速发展，我国石油对外依存度现已超过55%，到2030年我国石油对外依存度将达70%，能源安全已是中华民族面临的极为紧迫的重大课题。寻找替代新能源，将可再生的甲醇溶解于柴油、以降低石油对外依存度、降低石油的消耗速度，已是摆在中华民族面前的重大技术挑战。石油精炼产物柴油是非极性物质，而甲醇是极性很强的物质，它们不能直接相容。而柴油又不是一种单纯的物质，它是由链烷烃、芳香烃和环烷烃组成的混合物；其中链烷烃的相对密度明显大于芳香烃的相对密度；芳香烃和环烷烃的相对密度相近，化学结构也相似。甲醇溶解于柴油面临五大技术难题:一、极性甲醇不溶于非极性柴油；二、相对密度较大的柴油中的链烷烃物质极容易从甲醇柴油配方体系中分离沉淀。三、甲醇柴油配方成本必须远低于柴油。四、全部助剂必须能够完全燃烧成0)2或/和H20。五、甲醇柴油产品必须自燃性好，粘稠度要适中，不能过大或过小。为解决上述五大技术难题，现有技术在配方中加入10%以上的水和表面活性性剂或其他助剂等。这些表面活性剂、溶剂和助剂又常常含金属盐和大量的N、S元素。含水和表面活性剂的乳化技术不但降低了燃料必须有的热值，增加了甲醇柴油燃烧过程中不完全燃烧的碳(C)颗粒和一氧化碳(C0)生成，而且增加了工业化生产的难度。因甲醇、柴油都是易挥发、易燃、易爆的液体，高速搅拌不仅有巨大的生产安全隐患，也不符合作为大宗产品的产业化的要求；而配方含有大量的金属元素，作为燃料必将产生大量的金属氧化物，从而对车辆、船舶等造成腐蚀损伤和堵塞等。严重损害了车辆、船舶的使用寿命和车辆的行驶安全，也危害大气环境和人体健康安全；而含有大量的N、S元素，作为大宗燃料产品必然会产生大量的N、S氧化物的酸性气体，进而产生酸雨，严重威胁到人和大气环境的安全。现有技术的甲醇柴油也没有解决产品稳定性和能够完全燃烧、减少C颗粒和C0生成相统一的技术难题。配方成本太高，原材料市场供应量小，技术转化无经济效益可言。现有的甲醇柴油配方技术走进了死胡同，面临着两难选择。
[0003]而中国发明专利申请，申请号:201210102557.7、申请公布号:CN103361131A的“一种重质甲醇柴油”配方产品成本高，(苯甲酸等)助剂原材料单一、原材料易得性不强，不能满足大宗甲醇柴油产品的产业化要求；还受到柴油中链烷烃相对密度差异的制约；产品稳定性不强，适应油品的范围较狭窄。
【发明内容】
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[0004]本发明原理:
[0005]普通柴油(如0号柴油)中，其主要成分是芳香烃，约占85% ;柴油中链烷烃约占13%;柴油中环烷烃约占2%。根据“结构相似者相溶(容)”的科学原理，甲苯:分子结构式，C7H8(C6H5CH3);乙苯，分子结构式，c6h5ch2ch3 ;丙苯，分子结构式:c9h12(c6h5ch2ch2ch3)；丁苯，分子结构式:c1(]h14(c6h5ch2ch2ch2ch3);甲苯或乙苯或丙苯或丁苯溶于苯或芳香烃或苯基，也溶于甲醇的-CH3基团；不饱和脂肪酸与甲醇中的-0H基团相溶，也与链烷烃相溶；聚乙烯吡咯烷酮即PVP溶于甲醇中的-0H基团；卡波树脂溶于甲醇中的-0H基团；普通聚苯乙烯(树脂)溶于苯或芳香烃或苯基；烷基苯与芳香烃相溶，也与链烷烃相溶；这样少量的链烷烃通过分子相溶吸附和缠绕就能均匀、稳定地分散在柴油、甲醇、甲苯或乙苯或丙苯或丁苯、普通聚苯乙烯(树脂)、卡波树脂、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)配方体系中。烷基苯或不饱和脂肪酸中烷基C (碳)链C数在10-14之间(直链)。若柴油中链烷烃含有少量支链烷烃，就还可以选用少量的支链烷基苯。本发明或可选用的烷基苯包括直链和支链烷基苯。烷基苯(不饱和脂肪酸)的用量可根据柴油中链烷烃的含量而适当增减或完全不使用。不饱和脂肪酸可部分代替直链烷基苯。
[0006]本发明柴油与甲醇配方用量成反比，甲醇与甲苯或乙苯或丙苯或丁苯用量同比例增加或减少，柴油与甲苯或乙苯或丙苯或丁苯用量成反比，柴油与普通聚苯乙烯(树脂)用量成正比。这里的正比和反比并非严格的数学意义，而是指数量的同时增加或同时减少和增加/减少或减少/增加的关系。
[0007]苯甲酸/苯甲醛/苯甲醇都溶于甲醇和苯或芳香烃，故它们都可以在本发明中部分代替甲苯或乙苯或丙苯或丁苯。
[0008]本发明的亲甲醇、亲苯(芳香烃)化合物还包括其他分子中含一个或多个苯环、并含一个或多个亲甲醇基、只含碳(C)氢(H)氧(0)三元素的亲甲醇、亲苯(芳香烃)的有机化合物。
[0009]普通聚苯乙烯(树脂)溶于苯或芳香烃或苯基，也溶于聚乙烯吡咯烷酮即PVP。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于甲醇中的-0H基和小分子脂肪酸及树脂。
[0010]本发明的亲醇(甲醇)高分子有机化合物聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和卡波树脂也可以用聚乙烯醇、聚丙烯酸、羟丙基淀粉、淀粉烯基丁二酸酯、淀粉磺化丁二酸酯部分代替或代替，用量相同。这些高分子有机化合物使用量不可过大，否则会增加甲醇柴油产品成本，还会导致甲醇柴油产品粘稠度过大，影响甲醇柴油完全燃烧。
[0011]卡波树脂溶于甲醇，也溶于聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。
[0012]聚乙烯吡咯烷酮即PVP溶于甲醇，也溶于树脂。
[0013]烷基苯溶于链烷烃，也溶于苯或芳香烃。
[0014]本发明的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)在本发明中的作用(连接)路线:一、链烷烃-PVP-卡波树脂-甲醇-甲苯或乙苯或丙苯或丁苯-芳香烃；二、链烷烃-PVP-普通聚苯乙烯(树脂)-芳香烃；三、.链烷烃-PVP-(以少量苯甲酸或苯甲醛或苯甲醇部分代替甲苯或乙苯或丙苯或丁苯)-甲醇-苯甲酸-芳香烃；四、.链烷烃-PVP-甲醇-甲苯或乙苯或丙苯或丁苯-芳香烃。上述(一)中链烷烃被PVP分散，卡波树脂溶于PVP和甲醇，甲苯或乙苯或丙苯或丁苯溶于甲醇和芳香烃；在上述(二)中普通聚苯乙烯树脂溶于芳香烃；上述(三)中苯甲酸溶于甲醇和芳香烃；上述(四)中，甲苯或乙苯或丙苯或丁苯溶于芳香烃和甲醇，PVP溶于甲醇。
[0015]普通聚苯乙烯(树脂)，分子式:(C8H8)n，结构式[CH2CH(C6H5) ]n，在330°C -380°C下剧烈降解，可完全燃烧成二氧化碳和水，无毒，无味，溶于芳香烃或苯基；也溶于甲苯或乙苯或丙苯或丁苯；性脆，易于粉碎，属于无定形高分子非结晶性的线型聚合物，为头尾结构，主链为饱和碳(C)链，侧基为苯环的无规则排列分子结构；通常分子量为5万一20万，价格低廉，其主链为饱和碳链，因而对链烷烃也有相溶作用，因而不耐油脂。普通聚苯乙烯(树脂)在本发明的甲醇柴油生产中具有抗静电效果，促进安全生产。
[0016]聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为线型均聚合物，溶于甲醇及低分子脂肪酸和树脂，分子式(C6H9N0)n，分子量可达100万以上，是优良的分散剂、悬浮剂和稳定剂，可完全充分燃烧，无烟，无臭无毒。