秸杆化学法制备汽车用燃油的方法技术

本发明专利技术涉及秸秆化学法制备汽车用燃油的方法，属于内燃机用燃料油技术领域，该方法包括：去杂干燥；硝化；溶解；中和；醚化；脱色；配制；精馏；精滤各工艺流程，得到成品内燃机燃油。还可加入调制工艺。该方法生产的燃油不仅不含有害物质，辛烷值高，无腐蚀，动力性能好，而且所使用的主要原料完全建立在可以再生的资源基础上，生产工艺过程无三废排放，能实现连续化大规模生产、产量高、成本低、效益好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属内燃机用燃料油
，特别涉及用秸杆生产汽车用燃油的技术。
技术介绍
作为矿物燃料的石油，终究要枯竭，用再生燃油来取代石油已成为必然趋势。现时，石油价格猛涨，再生燃油必须尽快商业化，已成为世界各国政府、企业界、科技界的一致呼声，并投入了大量人力、物力、财力进行研究、开发。用甲醇及乙醇代替汽油对现有发动机都存在不少问题。2003年6月25日公开的专利申请“一种内燃机燃油”(专利号01129189.3)，中记载用秸杆硝化动力液，低碳醇醚废液和燃油添加剂调合而成的内燃机燃油，能单独使用或与汽油以任意比例混合使用不用改造现有发动机，该文件还公开了制备内燃机燃油的方法如下：将水含量≤10％的秸杆切碎后，与浓硝酸种浓硫酸等量混合的混合酸，按1∶1-2重量比先后加入到硝化器中，在5-30℃温度下密闭硝化1-12小时，硝化度控制在≤10％，沥干，再用甲醇或水将固体物料浸洗至无游离酸存在，获得一种粉状或片状硝化物，取出压干后转入反应釜中，然后按粉状或片状硝化物重量的0.5-2倍量加入环氧乙烷或环氧丙烷，让其反应2-6小时，再按粉状或片状硝化物重量的1-2倍量加入甲醇，在40℃回流醚化3-5小时，获得一种固液混合物，最后用沸点≤150℃的有机溶剂溶解，获得透明状的秸杆硝化动力液；该申请公开的燃油添加剂包括对氨基苯酚或它的衍生物0.3-0.5，乙醇胺1.0-2.0，二苯胺或它的衍生物0.5-1.0和磺酸盐0.8-1.6重量份；其中的低碳醇醚类废液，是C1-3醇醚混合物，并含少量低碳酯类。这种燃油的制作方法存在以下几个问题：1、采用甲醇或水将固体物料浸洗，要耗费大量甲醇或产生大量的含酸废水。水的处理和酸的回收都要消耗大量能源，为了不使过多水份进入后续反应而设置了一压干工序，又增加了能耗。稀酸的回收又要耗能耗化学试剂。而且将固体物料浸洗至无游离酸存在，压干后用环氧乙烷或环氧丙烷反应再用甲醇醚化，这种制备方法反应速度慢，转化率低。2、不利于实现连续化大规模生产。从动力液生产的起始工序秸杆烘干去杂到最后用沸点≤150℃的有机溶剂溶解等一系列的工序都是固液混合物的搬运和输送，不能实现化工生产的流体化、管道化，生产规模上不去。用人多，体力劳动繁重，工作环境差。3、20％-40％的原料——低碳醇醚废液是建立在化工厂、制药厂、农药厂的废液的基础上，如大规模生产，原料来源的数量和质量都不可靠，而且低碳醇醚废液既没有具体的制作方法又没有具体的物质成分，也无法实现。-->
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种秸杆化学法制备汽车用燃油的方法，该方法生产的燃油不仅不含有害物质，辛烷值高，无腐蚀，动力性能好，而且所使用的主要原料完全建立在可以再生的资源基础上，生产工艺过程无三废排放，能实现连续化大规模生产、产量高、成本低、效益好。本专利技术的制备方法，包括以下步骤：1、去杂干燥：将秸杆(可包括稻草、麦杆、玉米杆、高梁杆、甘蔗渣、茅草-野生草本植物等中的一种或多种)干燥去杂(去除泥、石砂、金属块等杂物)，并使其含水率＜10％；2、硝化：将去杂干燥的秸杆干物放入硝化反应器，均匀倒入秸杆干物重量1～1.8倍的浓度为98％的浓硝酸或浓度为98％的浓硝酸和98％的浓硫酸的混合液，该混合液中的浓硫酸用量为浓硝酸的1～0.2倍；在常温密闭下硝化18-48小时成硝化物，并控制该硝化物含氮量为秸杆干物10％以下；3、溶解：加入秸杆干物重量1.3-2倍的甲醇，常温下，搅拌溶解8-12小时后成为硝化物溶液；4、中和：将硝化物溶液泵入中和罐，在搅拌下缓缓加入液氨，使硝化物溶液的PH值达到4-7后泵入醚化罐；5、醚化：在常温下缓缓通入环氧乙烷或环氧丙烷，约4-8小时，以使硝化物溶液完全醚化后泵入脱色罐；6、脱色：在脱色罐中搅拌下加入秸杆干物重量的0.3-0.5倍的活性炭，继续搅拌36-48小时，使硝化物溶液呈浅黄色，将该溶液泵入配制槽；7、配制：在配制槽中搅拌下加入醇醚酯混合液，其重量为秸杆干物的1-2倍；常温下继续搅拌1-2小时成为粗燃油；8、精馏：将配制的粗燃油泵入精馏塔精馏，收集沸程≤250℃的馏分；9、精滤：将调制完成的燃油通过400-800目精滤布过滤，得到成品内燃机燃油(用辛烷值仪器测定以确定燃油标号)。为得到更佳效果，在上述步骤8与步骤9之间还可加入：调制步骤，包括：将精馏后的燃油泵入调制槽，在搅拌下缓缓加入添加剂，其重量是秸杆干物的0.05-0.2；持续搅拌1-2小时；添加剂包括对氨基苯酚(抗氧剂)、二乙醇胺(排烟剂)、二苯胺(稳定剂)、磺酸钙(洁净剂)，各添加剂重量的比例为：氨基苯酚∶二乙醇胺∶二苯胺∶磺酸钙＝0.05-0.15∶0.3-0.5∶0.15-0.25∶0.25-0.35。上述步骤3所述的甲醇可用煤、煤干石或天然气用已有技术制得。上述步骤7所述的醇醚酯混合液，可用秸杆为起始原料按以下步骤制备：1)乙醇：按已有技术将秸杆水解制乙醇；2)所述乙醇按已有技术制备纯度为80％以上的原甲酸三乙酯、纯度为80％以上的丙二酸二乙酯、工业级的醋酸；3)制备醇醚酯混合液：-->(1)将重量比为丙二酸二乙酯∶原甲酸三乙酯＝1∶4-9的反应物配料加入反应器，再加入所述两种反应物总重量的0.05％-0.2％的第八族元素的硫酸机盐和0.5％-3％的醋酸为催化剂，在回流下经1.5-3小时缓慢升温至100-140℃，回流反应3-4小时，收集馏分；(2)添加所述两种反应物总重量的0.1％-0.5％的无水氯化锌和2％-6％的醋酐作为催化剂，升温至120-160℃，回流反应2.5-3.5小时，收集馏分。(3)添加所述两种反应物总重量的0.05％-0.3％的甲醇钠和3％-6％的无水乙醇作为催化剂，升温至170-260℃，反应2-4小时，收集馏分，即为醇醚酯混合液。本专利技术与已有方法相比的特点及效果：1、取消水洗和压干工序，改为硝酸硝化之后立即用甲醇溶解，然后中和。这样就消除了大量废水、废酸的排放，并且使硝化物由固液混合物变成了溶液，使整个工艺实现了流体化、管道化，大大提高了生产率，降低了劳动强度，改善了工作环境。2、把环氧乙烷或环氧丙烷的反应工序和甲醇的醚化工序去掉，改为硝化后用甲醇溶解成硝化物的溶液，再用环氧乙烷或环氧丙烷醚化。这就大大提高了化学反应的速度和醚化的转化率。3、在醚化之后增加脱色工序；在燃油配制之后增加精馏工序；在添加剂调制之后增加精滤工序，这样就阻挡了秸杆硝化液带入的杂质，提高了纯度，保证了成品油的质量高、性能稳定。4、把低碳醇醚混合液的来源由依靠化工厂的废液，改为由丙二酸二乙酯和原甲酸三乙酯合成。这样使混合物中增加了酯的成分，由低碳醇醚混合物变成了醇醚酯混合物，改善了燃油的互溶性和燃烧性能。并且取消了用沸点≤150℃的有机溶剂溶解步骤，降低了成本；更具重要意义的是，丙二酸二乙酯和原甲酸三乙酯两种物质合成的起始原料可用秸杆，这样就解决了燃油的主要原料都来自于每年大量生产的再生资源，完全摆脱了对矿物燃油的依赖。5、本专利技术还可省去通常制备汽油的调制步骤，即不用添加剂抗氧剂、排烟剂、稳定剂、洁净剂等也可达到使用标准。本专利技术以碳、氢、氧元素为主体，含少量氮，经试用和测试具有几个突出的优点：(1)燃烧充分，汽车尾气一氧化碳含量是90号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种秸杆化学法制备汽车用燃油的方法，其特征在于，包括以下步骤：　　　　１）去杂干燥：将秸杆干燥去杂，并使其含水率＜１０％；　　　　２）硝化：将去杂干燥的秸杆干物放入硝化反应器，均匀倒入秸杆干物重量１～１．８倍的浓度为９８％的浓硝酸或浓度为９８％的浓硝酸和９８％的浓硫酸的混合液，该混合液中的浓硫酸用量为浓硝酸的１～０．２倍；在常温密闭下硝化１８－４８小时成硝化物，并控制该硝化物含氮量为秸杆干物１０％以下；　　　　３）溶解：加入秸杆干物重量１．３－２倍的甲醇，常温下，搅拌溶解８－１２小时后成为硝化物溶液；　　　　４）中和：将硝化物溶液泵入中和罐，在搅拌下缓缓加入液氨，使硝化物溶液的ＰＨ值达到４－７后泵入醚化罐；　　　　５）醚化：在常温下缓缓通入环氧乙烷或环氧丙烷，约４－８小时，以使硝化物溶液完全醚化后泵入脱色罐；　　　　６）脱色：在脱色罐中搅拌下加入秸杆干物重量的０．３－０．５倍的活性炭，继续搅拌３６－４８小时，使硝化物溶液呈浅黄色，将该溶液泵入配制槽；　　　　７）配制：在配制槽中搅拌下加入醇醚酯混合液，其重量为秸杆干物的１－２倍；常温下继续搅拌１－２小时成为粗燃油；　　　　８）精馏：将配制的粗燃油泵入精馏塔精馏，收集沸程≤２５０℃的馏分；　　　　９）精滤：将调制完成的燃油通过４００－８００目精滤布过滤，得到成品内燃机燃油。...

【技术特征摘要】
1.一种秸杆化学法制备汽车用燃油的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)去杂干燥：将秸杆干燥去杂，并使其含水率＜10％；2)硝化：将去杂干燥的秸杆干物放入硝化反应器，均匀倒入秸杆干物重量1～1.8倍的浓度为98％的浓硝酸或浓度为98％的浓硝酸和98％的浓硫酸的混合液，该混合液中的浓硫酸用量为浓硝酸的1～0.2倍；在常温密闭下硝化18-48小时成硝化物，并控制该硝化物含氮量为秸杆干物10％以下；3)溶解：加入秸杆干物重量1.3-2倍的甲醇，常温下，搅拌溶解8-12小时后成为硝化物溶液；4)中和：将硝化物溶液泵入中和罐，在搅拌下缓缓加入液氨，使硝化物溶液的PH值达到4-7后泵入醚化罐；5)醚化：在常温下缓缓通入环氧乙烷或环氧丙烷，约4-8小时，以使硝化物溶液完全醚化后泵入脱色罐；6)脱色：在脱色罐中搅拌下加入秸杆干物重量的0.3-0.5倍的活性炭，继续搅拌36-48小时，使硝化物溶液呈浅黄色，将该溶液泵入配制槽；7)配制：在配制槽中搅拌下加入醇醚酯混合液，其重量为秸杆干物的1-2倍；常温下继续搅拌1-2小时成为粗燃油；8)精馏：将配制的粗燃油泵入精馏塔精馏，收集沸程≤250℃的馏分；9)精滤：将调制完成的燃油通过400-800目精滤布过滤，得到成品内燃机燃油。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述述步骤8与步骤9之间还加入调制工艺，包括：将精馏后的燃油泵入调制槽，在搅拌下...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢新佑，杜良才，杜仲，谢凯，
申请(专利权)人：谢新佑，杜良才，谢凯，杜仲，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]