[发明专利]一种环境友好型液体燃料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液体燃料，特别是涉及一种环境友好型液体燃料及其制备方法。

背景技术

燃料，按形态可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料；按类型可分为化石燃料、生物燃料和核燃料。其中液体燃料包括原油和石油制品、轻柴油、重油、汽油、煤油、煤焦油、页岩油、合成油品、煤液化油、醇类燃料及其他液体燃料。

随着世界经济社会的快速发展，对能源的需求也不断增长，能源问题越来越受到各方面的关注。尽管目前化石能源仍处于主导地位，但大量的开采导致煤、石油和天然气等矿石燃料资源日益枯竭。20世纪90年代以来，在促进农业发展、保障能源安全、应对气候变化、保护环境等目标的驱动下，越来越多的国家都在积极发展生物液体燃料产业。

生物液体燃料具有非常多样的原料资源、生产技术路线和产品，其中生物质资源包括木质纤维素、淀粉、糖、动植物及微生物油脂等，主要产品包括燃料乙醇、生物柴油、生物油、催化加氢生物柴油、生物甲烷、生物甲醇、生物二甲醚、生物氢等。第一代生物液体燃料主要是以甘蔗、玉米、薯类等糖和淀粉为原料的燃料乙醇以及以油脂为原料的生物柴油，其具有长期的工业化应用经验，技术上较为成熟，产品与现有车用燃料及发动机具有良好兼容性，已实现了商业化大规模地生产应用。然而，利用能源作物大力发展生物液体燃料存在着显著推高农产品和食物价格、威胁粮食安全等质疑。

近年来，国际生物液体燃料技术和产业正在酝酿升级转型，积极转向非粮原料，大力发展以纤维素类生物质为原料的新型生物液体燃料。然而由于纤维素原料存在转换复杂、投资成本高、原料利用率、乙醇产出率低等缺陷，使纤维素乙醇技术的工业化和商业化应用面临困境。同时，其它各类新型生物液体燃料也因生产技术均不成熟、生产成本显著高于汽油柴油等石油燃料而受到限制。

针对化石资源的日益枯竭和可再生能源开发技术的相对落后，开发成本低、性能优良的新型液体燃料对人类发展具有重要的意义。碳酸二甲酯是一种无毒、环保、性能优异、用途广泛，极具发展前景的“绿色”化工产品，其生产原料范围很广，可利用可再生的生物质原料或煤、天然气等化石基原料进行生产，目前主要是用作羰基化和甲基化试剂、汽油添加剂、合成聚碳酸酯（PC）的原料等。碳酸乙烯酯是生产碳酸二甲酯的原料之一，其是良好的溶剂，可用作纺织上的抽丝液，在医药上可用作制药的组分和原料，还可用作塑料发泡剂及合成润滑油的稳定剂。

本发明利用廉价的碳酸二甲酯或碳酸乙烯酯作为生产液体燃料的原料，与一元醇经酯交换反应，制得一系列碳酸酯产品，如碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯、碳酸高碳醇酯等，该类产品无毒、可生物降解，是一种环境友好的液体燃料。该类产品与汽油、柴油、航空煤油的碳数相同，燃烧热值相似；此外由于其所具有的特殊的化学结构，使得该产品在润滑性、排放性、降噪性、挥发性、安全性、环境友好性等方面优于化石基液体燃料，在低温性、密封材料相容性、热及氧化安定性、腐蚀性、价格等方面优于生物液体燃料。使用该类液体燃料能够有效的抑制设备腐蚀磨损，使得发动机及金属部件寿命延长。目前这种新型的液体燃料在国际上还没有报道。

发明内容

本发明的首要目的是针对上述现有技术存在的问题提供一种无毒、燃烧清洁、润滑性好、氧化安定性好，对环境友好的液体燃料，本发明的液体燃料与汽油、柴油、航空煤油燃烧热值相似，综合性价比高，机能全方位超越传统液体燃料，能够有效的抑制设备腐蚀磨损，从而有利于延长发动机及金属部分的使用寿命。

为了达到上述目的，本发明一方面提供一种液体燃料，其成分包括分子式为C_nH_2n+1-[OCOO]-C_mH_2m+1的碳酸二烷基酯，其中，1≤n≤8，2≤m≤8。

特别是，所述碳酸二烷基酯分子式中的烷基-C_nH_2n+1和烷基-C_mH_2m+1为直链烷基、支链烷基或环烷基，优选为直链烷基。

其中，所述液体燃料中碳原子数（即m+n+1）≤5的碳酸二烷基酯的总体积百分含量为60-100%，碳原子数为6-9的碳酸二烷基酯的总体积百分含量为0-40%。

特别是，所述碳原子数≤5的碳酸二烷基酯选自碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯中的一种或多种，优选为碳酸二乙酯；所述碳原子数为6-9的碳酸二烷基酯选自碳酸二丙酯、碳酸二丁酯、碳酸乙丙酯、碳酸丙丁酯中的一种或多种，优选为碳酸二丙酯和碳酸二丁酯。