CN100344735C - 一种降耗、环保型醇醚燃料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种醇醚燃料及其制备方法领域。本发明所述的降耗、环保型醇醚燃料，其组成的重量百分比为：甲醇或乙醇20～80%、汽油14～75%、助溶剂1～5%、助燃剂高碳醇1.5～3%、抑制腐蚀剂0.01～2%、金属钝化剂0.01～0.5%。本发明所述的降耗、环保型醇醚燃料降耗、环保，甲醇掺入量大，且应用时甲醇和汽油不分层，稳定性好；应用于汽油发动机，不用改动发动机，燃烧效果好，冷启动性能佳，尾气中CO和HC排放量比无铅汽油大幅度降低，其中CO含量降低90%以上，没有引入其他污染物；工艺简单，生产成本低，与现应用无铅汽油相比有较高的应用价值和经济价值，是无铅汽油的优良替代产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种醇醚燃料及其制备方法领域。
背景技术
当前世界面临着两大问题，一是石油能源危机。有关资料表明，全世界石油已探明的贮量为1421亿吨，按近10年平均年采量35.6亿吨计，还可采用39.9年。我国石油储量有限，目前已探明的石油储量仅能开采20年左右，从1993年起就已成为石油净进口国。2000年石油进口量为7000万吨。2002年日耗量已达501万桶，超过日本，成为仅次于美国的世界石油第二大消费国。中国石油60％以上依赖进口，成为世界石油的最主要买主。把中国的现代化建立在主要依赖石油进口上，能源保障和国家安全受到很大挑战。二是环境污染。2002年，全球拥有汽车6.6亿辆，我国则拥有汽车2000万辆，专家预测，从2003年-2012年，我国汽车拥有量将翻一番达到4000万量，年均增加200万辆。以石油成品油作燃料时，汽车排放尾气中含有的CO、HC、NOX、SO2和石油中含有的多种致癌物质，严重威胁着人们的健康。另外汽车耗氧排放CO2导致臭氧层破坏和地球温室效应增加，已经造成人居环境空气质量的严重恶化。因此，必须积极寻找和发展清洁能源。
近年来，醇醚燃料的研制十分活跃，但其性能均不是十分理想。中国发明专利01129132.X的说明书中公开了一种醇醚燃料：一种车用甲醇汽油组份为汽油10～80％、甲醇10～80％、叔丁醇1～2.2％、吐温-20或吐温-80 0.3～1.8％、硝酸亚铈或硫酸亚铈0.5～1.6％和磺化油0.5～4.4％。说明书中称此发明的甲醇汽油具有稳定性好，燃烧效果好，有利于环境保护，汽车发动机不需要任何改动。根据其所述技术特征，所加入叔丁醇和吐温-20或吐温-80解决甲醇汽油的相溶性差的问题，但吐温作为一种常用的表面活性剂，价格贵，使用条件相对比较苛刻，降低了此发明的经济性；使用磺化油，引入了含硫分子，虽然减少了CO和HC的排放量，然而，SOx的排放危害更大，首先就会损害三元催化器。另外此发明所述的甲醇汽油，从组份分析，冷启动性能肯定不佳。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的降耗、环保且稳定性也很好的醇醚燃料。
本发明的另一个目的是提供这种新型醇醚燃料的制备方法。
甲醇类物质含羟基，具有较强的极性，可与水无限互溶而较难溶于烃类燃料。通常，甲醇含量低于15％或高于85％时，甲醇与汽油不借助于助溶剂实现互溶，但在很大比例范围内二者不能互溶，容易分层。通过加入助溶剂，可保持醇醚燃料长时间内不分层。
醇醚燃料对发动机燃料系统的金属具有一定的腐蚀性。一方面，醇类物质具有较高的电导率和含氧量，对金属的电化学腐蚀能力比汽油大，研究表明，醇醚燃料对许多金属都有腐蚀作用，特别是对铜和铝的腐蚀作用更强。这种醇醚燃料本身的腐蚀性通过加入金属腐蚀抑制剂，使金属腐蚀钝化的办法得到有效控制。另一方面，甲醇类物质由于燃烧不完全而产生的酸性物质对金属也具有腐蚀作用，由于目前电喷发动机的空燃比控制在14.7至15.1之间，甲醇的理论空燃比只有6.45，本发明中醇醚燃料中的甲醇含量达到80％，燃烧比较完全。同时，醇类物质蒸发潜热大而引起的汽化不良，可在汽缸内壁生成液膜，并渗入到机油中，冲刷了活塞与汽缸内壁之间的润滑油膜，使机油稀释，从而导致活塞与汽缸壁之间磨损加大，降低润滑油的润滑性能，可加入酯类等助剂来改善。
醇类物质对燃料系统的橡胶材料也有腐蚀作用，可引起橡胶溶胀、软化和龟裂。据研究，均聚醇橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟硅橡胶和氯丁橡胶对醇醚燃料具有较好的适应性，对于一些易发生溶涨的橡胶材料，通过添加抗溶胀的添加剂，一方面在橡胶表面形成保护膜，另一方面，使醇醚燃料和橡胶之间的溶解参数之间拉大，减少醇醚燃料对橡胶的溶胀。此外，醇醚燃料还导致塑料部件的腐蚀和破坏。这与醇类物质有较强的极性，对塑料中的添加剂(如增塑剂、防老剂等)有较大的溶解作用有关，通过添加表面活性剂，在塑料表面形成保护膜，减少这种腐蚀。
发动机冷启动时(特别是冬季)转速低，空气流速慢，加上外界气温低，因而燃料蒸发困难。而甲醇的蒸发潜热是汽油的3倍多，故醇醚燃料蒸发时所吸收的热量多，会导致发动机喉管处的温度急剧下降，进一步恶化了进气蒸发条件。加上甲醇类的饱和蒸汽压比汽油低1/2(甲醇)左右，故在冷启动时只有少量的甲醇类能蒸发，若蒸发形成的可燃混合气的浓度达不到着火浓度下限，则混合气不能着火燃烧，发动机启动困难。因此使用醇醚燃料的发动机较使用普通汽油的发动机冷起动更困难。另一方面，虽然甲醇本身的蒸汽压不很高，但它们的沸点都较低，尤其是甲醇类与汽油中的轻质烃类形成低沸点的共沸物，使汽油掺入甲醇类物质后初馏点会降低，特别在夏季，气温较高时，醇醚燃料的饱和蒸汽压增大，虽然表现为雷德法饱和蒸汽压不高，但是，由于50％点一般在60℃左右，在汽车发动机内部会形成比较多的气相，同时，又无法及时冷却，比较容易发生气阻现象。因此在使用醇醚燃料时应严格控制饱和蒸汽压，一方面要控制醇醚燃料的雷德法饱和蒸汽压的数值，另一方面，通过添加助剂以减少醇醚燃料中共沸物的产生，控制合理的馏程，有效的减少气阻现象的发生，同时，在使用醇醚燃料过程中，应注意防止燃料系统过热。
本发明所述的降耗、环保型醇醚燃料，其组成的重量百分比为：
甲醇或乙醇20～80％、汽油14～75％、助溶剂1～5％、助燃剂高碳醇1.5～3％、抑制腐蚀剂0.01～2％、金属钝化剂0.01～0.5％。
本发明所述的降耗、环保型醇醚燃料，其中所说的助溶剂是指醚类或酯类助溶剂，如：二甲醚、异丙醚、正丙醚、乙醚、甲酸甲酯、氯甲酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、亚磷酸三甲酯、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯等。甲醇类物质含羟基，具有较强的极性，可与水无限互溶而较难溶于烃类燃料。通过加入助溶剂，本发明所述的降耗、环保型醇醚燃料保持六个月不分层。
本发明所述的降耗、环保型醇醚燃料，其中所说的助燃剂高碳醇是指：异戊醇、异丁醇、异庚醇等。
本发明所述的降耗、环保型醇醚燃料，其中所说的抑制腐蚀剂为胺类，如：乙醇胺、二乙醇胺、三乙胺、十六烷胺、十八烷胺、油酸胺、硝基苯胺。
本发明所述的降耗、环保型醇醚燃料，其中所说的金属钝化剂是咪唑类衍生物，如：苯骈三氮唑。
本发明所述的降耗、环保型醇醚燃料，其制备方法为：在甲醇或乙醇于中加入助溶剂，然后搅拌下加入助燃剂、抑制腐蚀剂和金属钝化剂，最后加入汽油；或先加汽油，然后加入助溶剂，搅拌下加入助燃剂、抑制腐蚀剂和金属钝化剂，最后加入甲醇，搅拌均匀即可。
本发明的有益效果：本发明所述的降耗、环保型醇醚燃料降耗、环保，甲醇掺入量大，且应用时甲醇和汽油不分层，稳定性好；应用于汽油发动机，不用改动发动机，燃烧效果好，冷启动性能佳，尾气中CO和HC排放量比无铅汽油大幅度降低，其中CO含量降低90％以上，没有引入其他污染物；工艺简单，生产成本低，与现应用无铅汽油相比有较高的应用价值和经济价值，是无铅汽油的优良替代产品。
具体实施方式
实施例1
准备甲醇20kg，90#汽油75kg，助溶剂异丙醚1kg，助燃剂异庚醇2kg；乙醇胺1.99kg；苯骈三氮唑0.01kg。配制工艺是：先将甲醇于配料罐中，然后加入助溶剂，搅拌下加入助燃剂和防腐剂，最后加入金属钝化剂和汽油。自循环三次，静置40分钟，得到醇醚燃料。
此醇醚燃料，冷启动性能佳，稳定性好。
实施例2
准备甲醇34kg，90#汽油60kg，助溶剂甲酸甲酯4kg，助燃剂异庚醇1.5kg；三乙胺0.01kg；苯骈三氮唑0.49kg。配制工艺是：先将汽油于配料罐中，然后加入助溶剂，搅拌下加入助燃剂和防腐剂，最后加入金属钝化剂和甲醇。自循环三次，静置40分钟，得到醇醚燃料。
此醇醚燃料，同普通汽油相比油耗低。
实施例3
准备甲醇50kg，90#汽油42.5kg，助溶剂二甲醚4kg，助燃剂异丁醇3kg；二乙醇胺0.2kg；苯骈三氮唑0.3kg。配制工艺是：先将甲醇于配料罐中，然后加入助溶剂，搅拌下加入助燃剂和防腐剂，最后加入金属钝化剂和汽油。自循环三次，静置40分钟，得到醇醚燃料。
此醇醚燃料，稳定性好，油耗低。
实施例4
准备甲醇80kg，90#汽油14kg，助溶剂乙醚5kg，助燃剂异庚醇0.35kg；三乙胺0.15kg；苯骈三氮唑0.5kg。配制工艺是：先将汽油于配料罐中，然后加入助溶剂，搅拌下加入助燃剂和抑制腐蚀剂，最后加入金属钝化剂和甲醇。自循环三次，静置40分钟，得到醇醚燃料。
此醇醚燃料，冷启动性能佳。
各实施例的原料配比见表一。
表一
| 燃料组份(kg) | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 甲醇 | 20 | 34 | 50 | 80 |
| 90#汽油 | 75 | 60 | 42.5 | 14 |
| 助溶剂 | 异丙醚1 | 甲酸甲酯4 | 二甲醚4 | 乙醚5 |
| 助燃剂 | 异庚醇2 | 异庚醇1.5 | 异丁醇3 | 异庚醇0.35 |
| 抑制腐蚀剂 | 乙醇胺1.99 | 三乙胺0.01 | 二乙醇胺0.2 | 三乙胺0.15 |
| 金属钝化剂 | 苯骈三氮唑0.01 | 苯骈三氮唑0.49 | 苯骈三氮唑0.3 | 苯骈三氮唑0.5 |
由表一及所做的检测可见，本发明所述的降耗、环保型醇醚燃料，具有如下优点：
(1)甲醇或乙醇掺量大，且应用时甲醇或乙醇和汽油不分层，稳定性，燃烧效果好，冷启动性能佳，而且无需对发动机作任何改动。
(2)汽车排放指标超过欧II标准，达到欧III标准，部分指标达到欧IV标准，同时没有引入其他污染物。一氧化碳为0.04(国家规定3.0)，碳氢化合物为107(国家规定900)。
(3)硫、芳烃、苯、烯烃的含量大幅度下降，辛烷值大幅度提高。
(4)产品配方新颖灵活，生产过程不需理化时间，即溶即用，工艺简单，生产成本低，节能效果显著。
Claims (5)
1.一种降耗、环保型醇醚燃料，其组成的重量百分比为：
甲醇或乙醇20～80％、汽油14～75％、助溶剂1～5％、助燃剂高碳醇1.5～3％、抑制腐蚀剂0.01～2％、金属钝化剂0.01～0.5％。
2.如权利要求1所述的降耗、环保型醇醚燃料，其特征在于，所说的助溶剂是指二甲醚、异丙醚、正丙醚、乙醚、甲酸甲酯、氯甲酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、亚磷酸三甲酯、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯。
3.如权利要求1所述的降耗、环保型醇醚燃料，其特征在于，所说的抑制腐蚀剂为乙醇胺、二乙醇胺、三乙胺、十六烷胺、十八烷胺、油酸胺或硝基苯胺。
4.如权利要求1所述的降耗、环保型醇醚燃料，其特征在于，所说的金属钝化剂是苯骈三氮唑。
5.权利要求1～4所述的任一降耗、环保型醇醚燃料的制备方法，其步骤是：在甲醇或乙醇于中加入助溶剂，然后搅拌下加入助燃剂、抑制腐蚀剂和金属钝化剂，最后加入汽油；或先加汽油，然后加入助溶剂，搅拌下加入助燃剂、抑制腐蚀剂和金属钝化剂，最后加入甲醇，搅拌均匀即可。
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