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新调和燃料添加剂表面张力下降,燃烧更充分

来源:成都绿创新能源科技集团有限公司 浏览 96 次 发布时间:2024-06-25

生物甲酯调和燃料是以多种烷烃碳链化合物为主原料并调合以餐厨废弃油脂、潲水油等原料经脂化反应后的脂肪酸甲酯,调和成的一种无毒无害,明火不易点燃的液体燃料,具有闪点高、无毒、VOC含量低、热值较高的特点,它的燃点约为230摄氏度,并且抗爆性能好,有利于安全运输和贮存;虽然提高了运输的安全性,但是也略微导致了粘度的增加,粘度的增加也导致了生物甲酯调和燃料更容易雾化不良或者燃烧不充分。


现有餐饮领域,常用液化气作为燃料,其容易发生气体泄漏,易燃易爆,并且对液化气进行仓储运输,都需要特殊资质;而生物甲酯调和燃料其属于非危化品,明火不易点燃,并且燃烧排放环评环保达标,使用过程也无需复杂证照,应用在城市餐饮厨房领域存在巨大的潜力。


现有专利如公开号CN111944567A的一种高热值环保燃烧油,上述现有技术方案中的燃料添加剂中,也存在助燃剂与增氧剂;但是上述燃料添加剂主要应用领域为醇类燃料,而生物甲酯调和燃料含有的更多的是酯键,其在高温下比醇类燃料更稳定,在餐饮厨房中,应用甲酯调和燃料更加适合;而应用于醇类燃料的添加剂并不适用于甲酯调和燃料中。


现有专利如公开号CN115287105A的一种环保混合生物柴油及其制备方法,上述技术方案在生物柴油中添加有三氧化二铝磁性纳米粒子,期望通过形成纳米流体,使得其具有更高的燃烧效率;但是现有技术添加的纳米材料,有机纳米分子等,在存储使用过程中容易发生团聚,无法在调和燃料中均匀分散,使得添加剂的混合效果变差。


因此,迫切需要引入新的工艺技术来解决以上问题并寻求更可行的解决方案。


新调和燃料添加剂配方


14份自制改性增氧剂、1.4份自制改性助燃剂、24份乙醇、13份叔丁醇、2.5份抗氧化剂、1.5份二甲基乙酰胺;


其中,抗氧化剂为N,N'-二亚水杨基丙二胺与2,6-二叔丁基甲酚两者的混合物;


其中,自制改性助燃剂为3-羟基十四酸改性纳米铝粉;


自制改性助燃剂3-羟基十四酸改性纳米铝粉的制备合成方法:将制备得到的3-羟基十四酸置于乙二醇二甲醚溶剂中,并将混合溶液在50摄氏度下加热15min,使得3-羟基十四酸充分溶解在溶剂中;随后向混合溶液中添加纳米铝粉,并进行1h的超声分散,随后加热混合溶剂至75摄氏度,随后在800rpm的磁力搅拌下,搅拌该混合溶液3h;使得两者充分反应,随后进行抽滤分离洗涤,并对得到的反应产物进行真空干燥,即制备得到具有核壳结构的稳定无机/有机复合产物3-羟基十四酸改性纳米铝粉。


自制改性增氧剂为:草酸十二酯-马来酸酐二元聚合物;


草酸十二酯的合成方法:称取10g的草酸二甲酯和12g的十二醇加入到三口烧瓶中,启动加热、搅拌器,待醇酯充分混合后,加入催化剂钛酸四丁酯,逐渐升温至有甲醇馏出,随后继续缓慢升温,直至无馏出流出停止反应;将反应液抽滤,连接减压蒸馏装置对滤液蒸馏提纯,即制备得到乳黄色呈蜡膏状固体的草酸十二酯。


草酸十二酯-马来酸酐二元聚合物的制备合成方法:在反应容器中,加入12g的草酸十二酯和6g的马来酸酐,再将过氧化苯甲酰作为引发剂,甲苯为溶剂添加到反应容器中,随后升温至120摄氏度,并在持续搅拌的状态下反应6h,反应结束后,用乙醇溶液洗涤反应产物2-3次,并将反应产物置于50摄氏度下干燥12h,即得到草酸十二酯-马来酸酐二元聚合物。


一种具有助燃增氧功能的调和燃料添加剂的制备合成方法:常温下,向反应釜中加入乙醇、叔丁醇、二甲基乙酰胺,搅拌均匀,得到半成品添加剂;随后向半成品添加剂中加入自制改性助燃剂,自制改性增氧剂,最后采取旋转式搅拌,在60摄氏度下,以2200-2800r/min的速度搅拌2-4h,即最终制备得到调和燃料添加剂。


反应原理


经过改性后的纳米铝粉,其含有的羧基和羟基,这些官能团与纳米铝粒子结合时,能够与纳米铝粒子表面形成化学键,从而使得纳米粒子和有机物分子在同一粒子中复合,组分更加稳定;并且纳米粒子本身的活性和亲油性更好,又因为羧基的引入,羧基在复合粒子上,可以增加自制改性助燃剂之间的距离,使自制改性助燃剂更容易分散在调和燃料中,使得调和燃料分子团更加分散细化,带来了粘度和表面张力下降,从而改善了调和燃料的燃烧时的雾化质量;使得调和燃料分子团与氧气的接触面积和接触机会增大,有利于提高热值。


在添加剂中引进了自制改性增氧剂、自制改性助燃剂,两者协同作用,使调和燃料燃烧更为快速充分,并且克服了现有纳米材料添加剂,在存储使用过程中容易发生团聚,无法在调和燃料中均匀分散的缺陷,显著降低了调和燃料的表面张力与粘度,极大的提升了调和燃料的使用性价比。


结论


1、通过引入自制改性增氧剂,该二元聚合物具有对称结构,内部应力较小,具有很强的自身稳定性;并且其所具有的对称结构,与调和燃料具有良好的相溶性,也能在燃料中更均匀的分布;并且引入的二元聚合物,只含有碳、氧、氢三种元素,着火性好、滞燃期短,燃烧后不产生有害物质;且由于自身含氧,会促进燃料的燃烧,提高燃料热值;本申请引入的增氧剂,能够促进燃烧链式反应,使一个活性中心引起的直链反应,变成同时生成多个活性中心的支链反应,增加了二次燃烧的机会,使调和燃料燃烧更为快速充分,变相的降低了燃料消耗和一氧化碳、碳氢化合物、颗粒物的排放;


2、通过引入自制改性助燃剂3-羟基十四酸改性纳米铝粉,经过改性后的纳米铝粉,其含有的羧基和羟基,这些官能团与纳米铝粒子结合时,能够与纳米铝粒子表面形成化学键,从而使得纳米粒子和有机物分子在同一粒子中复合,组分更加稳定;并且纳米粒子本身的活性和亲油性更好,并且因为羧基的引入,羧基在复合粒子上,可以增加自制改性助燃剂之间的距离,使自制改性助燃剂更容易分散在调和燃料中,使得调和燃料分子团更加分散细化,从而带来了粘度和表面张力下降,改善了调和燃料的雾化质量;使得调和燃料分子团与氧气的接触面积和接触机会增大,更有利于提高热值。