秸稈單質(zhì)碳制備內(nèi)燃機(jī)燃料的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種秸稈單質(zhì)碳制備內(nèi)燃機(jī)使用的燃料，屬新能源【技術(shù)領(lǐng)域】。其方法是利用低溫炭化，石墨化和超細(xì)微化，并分散在醇溶液中的液態(tài)燃料。該膠態(tài)分散，穩(wěn)定時(shí)間長，易點(diǎn)火，能量密度高，適合內(nèi)燃機(jī)使用。
【專利說明】秸稈單質(zhì)碳制備內(nèi)燃機(jī)燃料的生產(chǎn)方法
一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明秸桿碳制備內(nèi)燃機(jī)燃料的生產(chǎn)方法，碳以膠態(tài)分散在醇液中，屬新能源【技術(shù)領(lǐng)域】。
二、【背景技術(shù)】
[0002]化石能源主要是煤和石油。據(jù)專家估算，石油僅能供人類開采使用30年，而煤炭資源，人類還可開采300年。我國是一個(gè)富煤少油資源的國家，將煤炭液化代替石油是緊迫而具有戰(zhàn)略能源安全意義的?，F(xiàn)有技術(shù)——煤炭液化，主要是化學(xué)方法。煤與石油化學(xué)成分主要區(qū)別是石油為碳?xì)浠衔铮禾恐饕翘级鄙贇湓?。石油分子上每個(gè)碳原子結(jié)合兩個(gè)左右氫原子，碳?xì)湓淤|(zhì)量比為86:14。而煤中氫原子很少，因此采用高壓催化加氫的方法，可使煤炭成為碳?xì)浠衔锒夯?。但?shí)際工業(yè)上加氫工藝復(fù)雜而成本昂貴，不利全面推廣使用。另一個(gè)是物理液化方法，經(jīng)濟(jì)又簡易。即將煤炭粉碎，分散在水中懸浮，添加表面活性劑使其穩(wěn)定30天以上，即水煤漿。該技術(shù)成熟，并在世界一些國家和我國推廣使用，是一種清潔的液體燃料，可代替重油。主要用在燃油鍋爐、煉鋼、干燥窯和水煤漿制氣生產(chǎn)化肥的工藝上。對環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益都很好。在長期使用中，也發(fā)現(xiàn)水煤漿代油燃燒存在一些重大缺陷:①水煤漿為粗分散懸浮體，煤粒一般在75~100微米(200目)。很容易沉淀，結(jié)硬塊，影響使用②煤粒為硬質(zhì)晶態(tài)，像細(xì)沙一樣堅(jiān)硬，容易損壞燃燒噴咀，無石油的潤滑性，也易損害氣缸，無法在內(nèi)燃機(jī)上使用③開始點(diǎn)火燃燒困難，大量水分在燃燒時(shí)必然有一個(gè)蒸發(fā)吸熱過程，使燃漿著火熱增加④霧化燃燒，小顆粒煤起決定性作用，而煤漿形成大液滴(ΙΟΟμπι左右)對正常燃燒很不利，機(jī)器不能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)⑤能量密度低，僅為柴油的50%⑥含灰分高達(dá)15%，結(jié) 渣嚴(yán)重。所以，目前水煤漿還不能在內(nèi)燃機(jī)上使用推廣。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服上述水煤漿代油燃料存在的缺陷，經(jīng) 申請人:長期精心研究，解決上述難題完成了本發(fā)明。
[0004]發(fā)明的解決技術(shù)方案是選用可再生的秸桿作原料:①將硬質(zhì)晶態(tài)碳通過石墨化處理，變?yōu)闊o定形碳，硬度明顯下降，并具有潤滑劑性質(zhì)②通過超細(xì)化處理，碳粒細(xì)度為500~900nm(納米)，懸浮穩(wěn)定性和物料流動性大為改善③用醇作為分散相，提高能量密度，解決了點(diǎn)火困難④秸桿酸性浸潰和低溫碳化使灰分降到0.5%以下⑤石墨質(zhì)的潤滑特性保護(hù)了噴咀和氣缸活塞和內(nèi)燃機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0005]四、具體實(shí)施方法
[0006]將含水低于25%的秸桿用萬能粉碎機(jī)打碎至10~24目，將秸桿粉放置在含酸性鹽水溶液中浸潰，甩干，于旋轉(zhuǎn)的加熱爐，至秸桿粉全部變黑，減壓升溫至1000°c，保持I小時(shí)，冷卻出料，水洗精制，放入球磨機(jī)中粉碎至50微米，再打入膠體磨，調(diào)正齒距，粒度至5微米，用泵打入高壓均質(zhì)機(jī)，以600kg/cm2壓力均質(zhì)細(xì)化至500~900nm,脫水,分散在醇溶液中，加入表面活性劑，混合，打漿，包裝為成品(液態(tài))。也可以不加醇，將物料干燥，粉碎，成為可濕性粉末，使用時(shí)加醇分散為液態(tài)。
[0007]本發(fā)明與傳統(tǒng)的水煤漿有實(shí)質(zhì)性技術(shù)進(jìn)步:
[0008]①產(chǎn)品穩(wěn)定在200天以上，而水煤漿一般在30天，這就有利于運(yùn)輸貯存,使用方便。
[0009]②能量密度為7.4大卡/ kg,比水煤漿4.7大卡/ kg提高50 %
[0010]③噴咀霧化平均液粒小于I微米，而水煤漿為100微米
[0011]④灰分小于0.5%比水煤15%有大幅度減少，無殘?jiān)?，易氣缸清?br> [0012]⑤有潤滑性，噴咀霧化器可使用一年以上。而水煤漿使用國產(chǎn)噴咀僅20天，進(jìn)口也不超過兩個(gè)月。因此適合內(nèi)燃機(jī)使用。在柴油機(jī)臺機(jī)試驗(yàn)易點(diǎn)火發(fā)動，能較長期平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0013]具體實(shí)例:
[0014]實(shí)例1:
[0015]將300kg，含水20%小麥秸桿，在萬能破碎機(jī)上打碎至20目，將麥秸桿粉放入耐酸500L容器中，加入5% NH4C1的PH=3的水溶液，至草粉被淹沒為準(zhǔn)。放置8小時(shí)，撈出，水洗，甩干機(jī)上脫水，進(jìn)入旋轉(zhuǎn)式加熱爐，控制溫度350°C ±20°C，2小時(shí)后秸桿粉全部變黑，減壓，升溫至1000°C，1.5h，至無HS等酸性氣體逸出，冷卻出料，加水洗精制除鹽，放入球磨機(jī)中濕磨至粒度為50微米。在送入膠體磨中，調(diào)正齒隙，將物料磨至5微米左右，用泵送入高壓均質(zhì)機(jī)中，以600kg/cm2 壓處理。粒度小于I微米，打入調(diào)制罐中，加入30kg乙醇,攪拌分散，再加入丁基萘磺酸鹽(拉開粉)0.3kg阿拉伯膠0.5kg，脂肪酸鈣0.2kg，再用高速攪拌器乳化，即包裝為成品130kg.[0016]實(shí)例2:
[0017]將300kg稻草，粉碎至10目，其余操作同實(shí)例1，調(diào)制加40kg甲醇，烷基苯磺酸鈣
0.2kg,還原膠0.5kg,吐溫600.3kg,再均質(zhì),包裝得成品140kg.[0018]實(shí)例3:
[0019]將玉米桿300kg,含水25%,粉碎至24目，其余操作同上,調(diào)制加入異丙醇30kg,司盤 0.3kg，脂肪酸鈣 0.2kg，PVA0.3kg，CMC-Na0.2kg 得成品 128kg。
[0020]實(shí)例4:
[0021]鋸末300kg，浸潰液為5% ZnCl2,PH=2，其余操作條件同實(shí)例1，調(diào)制加酒廠副產(chǎn)雜戍醇30kg,木質(zhì)素磺酸鈉0.5kg, PVA0.3kg,阿拉伯膠0.2kg,得成品132kg.[0022]實(shí)例5:
[0023]落樹葉100kg，粉碎至10目，處理?xiàng)l件同實(shí)例4，加辛醇10kg，太古油0.lkg，CMC-Na0.1kg，脂肪酸鈉 0.1kg 得成品 41kg。
【權(quán)利要求】
1.秸桿單質(zhì)碳制備內(nèi)燃機(jī)燃料的生產(chǎn)方法，其特征是:將秸桿曬干破碎至10~24目/時(shí)細(xì)度，用酸性鹽水溶液浸潰一低溫碳化一石墨化一精制一超細(xì)化一分散一穩(wěn)定化得到黑色油狀，可流動的，能長期穩(wěn)定貯存的代油燃料，在柴油機(jī)等內(nèi)燃機(jī)上使用。
2.按照權(quán)利要求1所述方法，所指原料秸桿包括農(nóng)作物秸桿，木屑，樹枝，落葉，鋸末及城市垃圾中含碳元素多，可炭化的有機(jī)物。
3.按照權(quán)利要求1所述方法，酸性浸潰液是ZnCl2,NH4Cl和H2SO4水溶液。PH值在2~4范圍。浸潰時(shí)間在8小時(shí)。
4.按照權(quán)利要求1所述方法，低溫炭化是指加熱至300~400°C物料全部變黑為終點(diǎn)。設(shè)備是可旋轉(zhuǎn)的加熱爐。
5.按照權(quán)利要求1所述方法，石墨化是在減壓條件下，與1000°C加熱，使硬質(zhì)碳晶體轉(zhuǎn)化為軟質(zhì)無定形碳，并脫除S。
6.按照權(quán)利要求1所屬方法，超細(xì)化是在水的參與下，使用球磨一膠體磨一高壓均質(zhì)機(jī)組成的多級超細(xì)化操作，粒度小于I μ m。
7.按照權(quán)利權(quán)利要求1所述方法，碳微粒分散在含水的醇溶液中。所用醇為甲醇，乙醇，異丙醇，雜油醇。碳占成品質(zhì)量50~80%。
8.按照權(quán)利要求1所屬方法，穩(wěn)定化靠均質(zhì)和添加劑，它們是①分散劑為丁基萘磺酸鹽，木質(zhì)素鹽，吐溫，司盤，脂肪酸鈣，②穩(wěn)定劑為阿拉伯膠CMC-Na，PVA,還原膠，MCC，添加劑加入總量為成品質(zhì)量1%。
【文檔編號】C10L5/44GK103571562SQ201310576814
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月10日
【發(fā)明者】錢剛, 錢雷, 錢生球 申請人:錢剛