專利名稱：一種醇基燃料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及燃料領域，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：
能源是人類賴以生存和持續(xù)發(fā)展的重要物質基礎，而常規(guī)化石能源的儲量有限， 特別是進入21世紀后，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耗盡，同時化石能源造成的環(huán)境污染和氣候變化對人類生存和發(fā)展提出來了嚴峻挑戰(zhàn)。因此，各國從能源安全和環(huán)保的角度考慮，開始尋找清潔的替代能源。生物質能源可再生，在循環(huán)過程中不會增加大氣中CO2凈排放量，生物質能源還可降低燃燒所產生的有害物排放。目前，通過發(fā)酵玉米淀粉、甘蔗等生產的乙醇燃料，加劇糧食危機，同時乙醇汽油開口存放時間只有一天，密封儲存期也僅為一周。現(xiàn)有的乙醇燃料具有原料來源不足、成本高、不易儲存等缺陷，不利于廣泛應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是，針對現(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毒、無殘液、無煙塵、無有害廢氣、無積垢，既安全又經濟的燃料。本發(fā)明將植物纖維作為原料，植物纖維主要是農業(yè)秸桿、竹片、木片等，原料來源廣泛。本發(fā)明的技術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量的98%以上，其余2%為制備過程中產生的副產物。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pH值為4. 5 5. 5，加纖維素酶水解，纖維素酶加入量為絕對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，進行還原反應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2h 2. 5h ;(5)然后過濾去除固體催化劑，蒸餾脫水，部分甲醇轉化為二甲醚，最終制得醇基燃料。所述植物纖維包括農業(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。下面對本發(fā)明的醇基燃料的制備方法做進一步的解釋和說明I、農業(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；2、分類將植物纖維切段、粉碎成2 3cm長的小段，粉碎時為防止機器過熱可適當加水，加水后粉碎的植物纖維及時進入下一道工序，防止堆積過程中發(fā)熱過高；3、將粉碎后的植物纖維加入清水浸泡15 45min,因為植物纖維以曬干加水浸泡時，需要適當?shù)臄嚢璨拍芙莩浞郑?、當植物纖維全部浸透時，加入雜多酸調節(jié)PH值為4. 5 5. 5，優(yōu)選磷鎢酸，磷鎢酸的酸強度PKa = -13. 16，比硫酸的酸強度pKa = -11. 93強，硫酸中的硫回收困難，且殘留硫酸對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，溫度提高發(fā)酵時間減短，發(fā)酵過程中為調節(jié)發(fā)酵料的整體溫度需要適當?shù)臄嚢?，防止劇部溫度過度或過低，影響整體發(fā)酵率；水解產生乙醇和葡萄糖。
權利要求
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pH值為4.5 5. 5，加纖維素酶水解，纖維素酶加入量為絕對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，進行還原反應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 2h 2. 5h ;(5)然后過濾去除固體催化劑，蒸餾脫水，部分甲醇轉化為二甲醚，最終制得醇基燃料。
3.根據權利要求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業(yè)秸桿、 雜草、竹片和木片中的一種或幾種。
4.根據權利要求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長的小段。
5.根據權利要求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.根據權利要求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。該醇基燃料沸點溫度65～70℃，閃點75℃(高于理想的生物柴油閃點50℃)，燃燒值高，儲存時間長。
文檔編號C10L1/182GK102533352SQ201210004228
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權日2012年1月6日
發(fā)明者祝加鏵, 雷學軍, 雷謹榕 申請人:雷學軍