[發(fā)明專利]通過催化液相醇轉化以制備用于汽車應用和船舶應用的交通工具的燃料的緊湊型設備和工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280017104.2
• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN103797096A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設計）人: C·杜維格;P·L·T·加布里伊斯森;T·V·詹森斯
• 申請（專利權）人: 赫多特普索化工設備公司
• 主分類號: C10L1/02
• 分類號: C10L1/02;F02B1/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄧雪萌;何逵游

本發(fā)明涉及一種通過將含有醇的燃料(稱為生物燃料)中的醇催化液相轉化為相應的醚以制備用于汽車應用和船舶應用的交通工具燃料的緊湊型設備和工藝。

目前，有可能采用第二代生物燃料作為可持續(xù)并且廣泛使用的生物燃料。然而，這些生物燃料在“原始”狀態(tài)可能具有較低的級別，并且它們在傳統(tǒng)發(fā)動機中的燃燒經(jīng)常不能令人滿意。特別地，生物乙醇的高含水量限制其用于運輸并且需要耗能蒸餾階段以去除多余的水。進一步，生物燃料經(jīng)常具有低十六烷值的劣勢，并且它們不適合用于柴油發(fā)動機的操作，除非添加昂貴的添加劑，相應地這限制了含有醇的生物材料用于火花點燃的低效率發(fā)動機。這一事實強調了對于研發(fā)工程解決方案的需求，它允許含有醇的燃料的簡單且有成本效益的升級以使得它們能夠用于高效的柴油發(fā)動機操作。本發(fā)明通過提供一種用于制備汽車燃料的工藝而實現(xiàn)本需求，尤其用于柴油發(fā)動機，其通過將生物燃料中的醇催化轉化為相應的醚。更加特別地，本發(fā)明涉及一種通過將含有醇的主要燃料的醇催化液相轉化為相應的醚以制備用于汽車應用和船舶應用的交通工具的燃料的工藝，所述工藝包括下列步驟：

(a)由通過換熱器的通道的醇的適當加熱，

(b)在調整的溫度下和在受控制的流率下，由通過催化床的通道的加熱的醇的處理，由此醇部分轉化為相應的醚，產(chǎn)生了包含有所需比例的醇和醚并且還包含水的燃料混合物，

(c)通過使其在主要燃料流的相反方向上通過上述換熱器，冷卻產(chǎn)生的醇和醚的含水混合物，以及

(d)可選地向混合物添加選擇的添加劑。

從而在自熱操作條件下獲得醇和醚的含水混合物，所述燃料混合物具有用于給定應用的具體特征。

進一步，本發(fā)明提供一種廉價的緊湊型設備以進行所述工藝。所述緊湊型設備是一種準自熱轉化器，其使得能夠將低級別的生物燃料(包含醇)升級為高效的用于柴油發(fā)動機的燃料。

基礎柴油發(fā)動機(由Rudolf?Diesel發(fā)明的)自產(chǎn)生于1893年起已經(jīng)經(jīng)歷了不斷的改善。發(fā)動機的效率在過去那些年中已經(jīng)快速提高，并且因為柴油發(fā)動機能夠使用清潔生物燃料運轉，對于柴油發(fā)動機的未來前景相比于它的相對物(燃料汽油火花點火發(fā)動機)來說更加光明。關于與燃料燃燒有關的氣體和固體顆粒物而產(chǎn)生的人類健康和全球環(huán)境變化問題引起了國際上的注意以及關注。更加特別的，顆粒物和氮氧化物以及硫的量甚至對于現(xiàn)代柴油發(fā)動機來說也是一個問題。未燃的燃料和一氧化碳對環(huán)境和人類產(chǎn)生了另一負面的影響。因此，從環(huán)保的角度考慮以及由于加劇的汽油短缺，使得柴油發(fā)動機在非化石燃料下高效運轉是最重要的。

眾所周知當用于壓縮點火發(fā)動機時醇(例如，甲醇和乙醇)是較差的燃料。實際上，他們具有較差的十六烷值(乙醇的十六烷值小于5，甲醇的十六烷值甚至更低)。然而，還公知的是添加正確量的醚(例如，甲醇/DME(二甲醚)混合物)能夠克服這種限制。對于二甲醚，其十六烷值在55以上，并且對于乙醚來說，它的值更高(125以上)。通過將醇(如甲醇或者乙醇)與醚(如二甲醚或者乙醚)以最佳的比例混合，可以由此獲得一種高效的且非常清潔的柴油發(fā)動機操作。

然而，存在某些實際的問題需要處理。首先，乙醚目前在任何分配網(wǎng)絡中還無法獲得，并且再者使用乙醚和其他醚作為汽車燃料需要遭受相對嚴格的安全限制，包括使用加壓燃料箱。為了克服這些限制，在醇/醚的混合物中必需的醚應該通過將一些醇原位轉化為相應的醚而車載提供。為了醚車載提供，需要具有緊湊型設備，所述緊湊型設備能夠合適地安裝在發(fā)動機上。本發(fā)明通過提供緊湊型設備完成了所述需求，所述緊湊型設備是一種補充有換熱器和緩沖容器的準自熱轉化器，其能夠被安裝在發(fā)動機上或者集成于發(fā)動機內。

從所述設備內的醇轉化得到的燃料混合物至少包括由醇轉化生產(chǎn)的醚，殘留的醇和水。這種燃料混合物是指車載醇到醚(On-Board?Alcohol?To?Ether，OBATE)燃料。所述OBATE燃料能夠直接被使用，即，不需要在使用前去除水。相反的，出人意料的是一些水的存在是有益的，因為它在非常活性的醚上具有蒸餾效應，尤其是乙醚，并且也在燃燒上通過不在任何方式下禁止燃燒的情況下限制溫度上升具有某些影響。