CN101067099A - 一种生物柴油催化燃烧添加剂及其制备方法 - Google Patents

一种生物柴油催化燃烧添加剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种生物柴油添加剂，尤其是涉及一种生物柴油催化燃烧添加剂及其制备方法。本发明的催化燃烧添加剂是在大量试验的基础上得到的一种生物柴油催化燃烧多功能添加剂。催化剂各组分及含量，按重量百分比计为：低碳醇20－25％，二茂铁1.5－2.5％，环烷酸铜2－4％，环烷酸锰2－4％，硝酸异辛酯5－15％，硝酸异戊酯5－15％，环烷酸钡2－4％，磺化琥珀酸二辛酯钠盐5－10％，油酸10－20％，醋酸乙酯15－25％。本发明所述催化燃烧添加剂在生物柴油中的加入量是使其与生物柴油的重量比为1∶200－1∶100。采用本发明的催化燃烧添加剂，能产生节油、降低烟度的效果，在一个实施方案中的平均节油率为4.97％，节油效果明显，平均烟度降低率为26.7％。

Description

一种生物柴油催化燃烧添加剂及其制备方法
技术领域
本申请涉及一种生物柴油添加剂，尤其涉及一种生物柴油催化燃烧添加剂及其制备方法。
背景技术
生物柴油作为一种可再生能源，其优越性显而易见。其无毒无害，可生物降解，对环境友好，主要是指生物柴油有利于缓解温室效应，有利于酸雨控制，有助于TPM(其为total particulate mass的缩写，是微粒总质量，由滤纸上收集到的所有物质的质量计算出的微粒排放量，简称TPM)的控制，具有生物降解性，有助于光化学烟雾的控制等，已得到世界各国的重视。尤其使用安全，使用范围广，原料易得，成为实施拯救地球环保系列技术的重要组成部分和当今国际上新能源开发的热点。
但生物柴油自身存在的缺点，限制了其应用程度。首先其油脂的分子较大(约为石化柴油的4倍)、粘度较高(约为2#石化柴油的12倍)，而影响喷射过程，导致喷射效果不佳。由于生物柴油的低挥发性，在发动机内不易雾化，与空气的混合效果差，造成燃烧不完全，形成燃烧积炭，以致使油脂粘在喷射头或蓄积在引擎气缸内而影响其运转效果，易产生汽车不易启动，以及点火迟延等问题。另外因生物柴油的存在，也易使发动机的润滑油变厚变浓。
针对生物柴油自身存在的缺点，如何降低生物柴油的运动粘度，改善其雾化效果，提高其挥发性，使其能充分地氧化燃烧，克服其冷启动、点火迟延等成为该催化燃烧的重要课题。
发明内容
本发明的催化燃烧添加剂是在大量试验的基础上得到的一种生物柴油催化燃烧多功能添加剂。催化剂各组分及含量，按重量百分比计为：低碳醇20-25％，二茂铁1.5-2.5％，环烷酸铜2-4％，环烷酸锰2-4％，硝酸异辛酯5-15％，硝酸异戊酯5-15％，环烷酸钡2-4％，磺化琥珀酸二辛酯钠盐5-10％，油酸10-20％，醋酸乙酯15-25％。
在本发明的一个优选方案中，催化剂各组分及含量，按重量百分比计为：低碳醇25％，二茂铁1.5％，环烷酸铜3％，环烷酸锰3％，硝酸异辛酯10％，硝酸异戊酯10％，环烷酸钡3％，磺化琥珀酸二辛酯钠盐8％，油酸15％，醋酸乙酯21.5％。
在本发明的另一个优选方案中，催化剂各组分及含量，按重量百分比计为：低碳醇25％，二茂铁2％，环烷酸铜3％，环烷酸锰3％，硝酸异辛酯15％，硝酸异戊酯5％，环烷酸钡3％，磺化琥珀酸二辛酯钠盐8％，油酸15％，醋酸乙酯21％。
在本发明的另一个优选方案中，催化剂各组分及含量，按重量百分比计为：低碳醇25％、二茂铁2％、环烷酸铜3％、环烷酸锰3％、硝酸异辛酯10％、硝酸异戊酯10％、环烷酸钡3％、磺化琥珀酸二辛酯钠盐5％、油酸15％、醋酸乙酯24％。
低碳醇优选异丙醇和/或丁醇。
本发明催化剂的制备过程如下：常温常压下，在带有机械搅拌的反应釜内，按重量配比(m/m)先加入低碳醇，然后把二茂铁和环烷酸锰、磺化琥珀酸二辛酯钠盐加入到低碳醇中搅拌15分钟，直至全部溶解，然后依次加入环烷酸铜、环烷酸钡，搅拌15分钟，最后把硝酸异辛酯、硝酸异戊酯、油酸和醋酸乙酯加入至以上溶液中，搅拌20分钟后，过滤即得产品。
以上所述过滤的目的是滤除二茂铁及环烷酸锰、环烷酸铜中没有溶解完全的固体颗粒。
该制备工艺在常温常压下的密闭反应釜内制备。
本发明的催化燃烧添加剂无腐蚀性，无机械杂质，无水溶性酸或碱，性能稳定，油溶性好。
其催化燃烧的主要原理：①加入降低粘度的低碳醇，改善其流动性；②加入过渡金属的衍生物二茂铁及环烷酸铜、环烷酸锰起到催化氧化、消烟、抗积炭等作用；③硝基有机化合物起到提高十六烷值作用；④有机钡盐起到清洁、分散、消烟、防腐作用；⑤磺化琥珀酸二辛酯钠盐起到减少发动机燃烧室混积物作用；⑥油酸、醋酸乙酯起到助溶、增加氧含量作用。
本发明所述催化燃烧添加剂在生物柴油中的加入量为使其与生物柴油的重量比为1∶200～1∶100。添加本发明催化燃烧添加剂后的生物柴油，使用时的耗油量和烟度都明显降低。
具体实施方式
实施例1：
取丙醇25kg、二茂铁1.5kg、环烷酸铜3kg、环烷酸锰3kg、硝酸异辛酯10kg、硝酸异戊酯10kg、环烷酸钡3kg、磺化琥珀酸二辛酯钠盐8kg、油酸15kg、醋酸乙酯21.5kg按照催化剂制备过程即得到生物柴油催化燃烧添加剂。
实施例2：
取丁醇25kg、二茂铁2kg、环烷酸铜3kg、环烷酸锰3kg、硝酸异辛酯15kg、硝酸异戊酯5kg、环烷酸钡3kg、磺化琥珀酸二辛酯钠盐8kg、油酸15kg、醋酸乙酯21kg按照催化剂制备过程即得生物柴油催化燃烧添加剂。
实施例3：
取异丙醇25kg、二茂铁2kg、环烷酸铜3kg、环烷酸锰3kg、硝酸异辛酯10kg、硝酸异戊酯10kg、环烷酸钡3kg、磺化琥珀酸二辛酯钠盐5kg、油酸15kg、醋酸乙酯24kg按照催化剂制备过程即得生物柴油催化燃烧添加剂。
实施例1、实施例2和实施例3制备的催化燃烧添加剂的各项性能和检验标准如表1所示。
          表1实施例1、2和3制备的催化燃烧添加剂的各项性能和检验标准
项目                 指标   检测方法
  实施例1   实施例2   实施例3
  密度(20℃)g/cm3   0.822   0.823   0.823   GB1884-8
  初馏点   65   77   77
  闪点℃   45   46   45   GB/T261
  腐蚀性   无(合格)   无(合格)   合格   GB5096-85
将实施例1得到的催化燃烧添加剂按其与生物柴油重量比1∶200的量加入至生物柴油中，用解放CA141型卡车进行台架试验，耗油量测试结果如表2所示，行驶500公里，平均节油率为4.97％，节油效果明显。催化燃烧的可能是锰、铜、铬等金属的油溶性物质，促进柴油的深度氧化，燃烧充分。
                表2实施例1制备的催化燃烧添加剂的耗油量测试结果(台架)
次数   加装前   加装后 装后增加 节油率(％)
  车速(km/h) m/100ml L/100km   车速(km/h) m/100ml L/100km
  1   40   581   17.2   40   612   16.3   31   5.2
  2   40   592   16.8   40   624   16.0   32   4.7
  3   40   624   16.0   40   655   15.2   31   5.0
  平均 40 599 16.7 40 630 15.8 31.3 4.97
注：表2中的“m/100ml”为“米/100ml油”。
将实施例1得到的催化燃烧添加剂按其与生物柴油重量比1∶200的量加入至生物柴油中，用解放CA141型卡车进行路面试验，耗油量及烟度测试结果分别如表3和表4所示，平均节油率为5.03％，节油效果明显，平均烟度降低率为26％，
                     表3实施例1制备的催化燃烧添加剂的耗油量测试结果(路面)
  次数   加装前   加装后   节油率(％)
  行驶里程(km)   耗油量(L)   百公里耗油(L)   行驶里程(km)   耗油量(L)   百公里耗油(L)
  1   603   51.8   8.59   618   50.1   8.10   5.7
  2   615   52.9   8.60   631   51.8   8.21   4.5
  3   623   53.4   8.57   622   50.7   8.15   4.9
  平均   614   52.7   8.59   624   50.9   8.15   5.03
          表4实施例1制备的催化燃烧添加剂的烟度测试结果(路面)
  次数   加装前烟度   加装后烟度   烟度降低数   烟度降低率(％)
  1   1.5   1.2   0.3   20.0
  2   1.3   1.0   0.3   23.0
  3   1.7   1.1   0.6   35.0
  平均   1.5   1.1   0.4   26.0
将实施例2得到的催化燃烧添加剂按其与生物柴油重量比1∶200的量加入至生物柴油中，用解放CA141型卡车进行台架试验，耗油量测试结果如表5所示：
                        表5实施例2制备的催化燃烧添加剂的耗油量测试结果(台架)
次数   加装前   加装后 装后增加 节油率(％)
  车速(km/h) m/100ml L/100km   车速(km/h) m/100ml L/100km
  1   40   580   17.2   40   610   16.4   30   4.7
  2   40   600   16.6   40   635   15.7   35   5.4
  3   40   610   16.4   40   642   15.6   32   4.9
  平均 40 597 16.7 40 629 15.9 32.3 5.0
注：表5中的“m/100ml”为“米/100ml油”。
将实施例2得到的催化燃烧添加剂按其与生物柴油重量比1∶200的量加入至生物柴油中，用解放CA141型卡车进行路面试验，耗油量及烟度测试结果分别如表6和表7所示：
               表6实施例2制备的催化燃烧添加剂的耗油量测试结果(路面)
  次数   加装前   加装后   节油率(％)
  行驶里程(km)   耗油量(L)   百公里耗油(L)   行驶里程(km)   耗油量(L)   百公里耗油(L)
  1   619   53.2   8.59   635   51.5   8.11   5.59
  2   606   52.1   8.59   624   50.3   8.06   6.16
  3   621   53.3   8.58   640   51.6   8.06   6.06
  平均   615   52.8   8.59   633   51.1   8.08   5.94
        表7实施例2制备的催化燃烧添加剂的烟度测试结果(路面)
  次数   加装前烟度   加装后烟度   烟度降低数   烟度降低率(％)
  1   1.6   1.1   0.5   31.2
  2   1.8   1.3   0.5   27.8
  3   1.7   1.2   0.5   29.4
  平均   1.7   1.2   0.5   29.5
将实施例3得到的催化燃烧添加剂按其与生物柴油重量比1∶200的量加入至生物柴油中，用解放CA141型卡车进行台架试验，耗油量测试结果如表8所示：
                    表8实施例3制备的催化燃烧添加剂的耗油量测试结果(台架)
次数   加装前   加装后 装后增加 节油率(％)
  车速(km/h) m/100ml L/100km   车速(km/h) m/100ml L/100km
  1   40   591   16.9   40   622   16.1   31   4.7
  2   40   603   16.6   40   635   15.7   32   5.4
  3   40   623   16.1   40   651   15.4   28   4.3
  平均 40 605 16.5 40 636 15.7 30 4.8
注：表8中的“m/100ml”为“米/100ml油”。
将实施例3得到的催化燃烧添加剂按其与生物柴油重量比1∶200的量加入至生物柴油中，用解放CA141型卡车进行路面试验，耗油量及烟度测试结果分别如表9和表10所示：
               表9实施例3制备的催化燃烧添加剂的耗油量测试结果(路面)
  次数   加装前   加装后   节油率(％)
  行驶里程(km)   耗油量(L)   百公里耗油(L)   行驶里程(km)   耗油量(L)   百公里耗油(L)
  1   611   52.6   8.61   639   51.9   8.12   5.69
  2   623   53.1   8.52   648   52.3   8.07   5.28
  3   630   53.7   8.52   661   52.8   7.99   6.22
  平均   621   53.1   8.55   649   52.3   8.06   5.73
                表10实施例3制备的催化燃烧添加剂的烟度测试结果(路面)
  次数   加装前烟度   加装后烟度   烟度降低数   烟度降低率(％)
  1   1.7   1.4   0.3   17.6
  2   1.6   1.1   0.5   31.3
  3   1.7   1.3   0.4   23.5
  平均   1.67   1.27   0.4   24

Claims (7)

1.一种生物柴油催化燃烧添加剂，其特征在于：各组份及其含量按重量百分比计分别为：低碳醇20-25％，二茂铁1.5-2.5％，环烷酸铜2-4％，环烷酸锰2-4％，硝酸异辛酯5-15％，硝酸异戊酯5-15％，环烷酸钡2-4％，磺化琥珀酸二辛酯钠盐5-10％，油酸10-20％，醋酸乙酯15-25％。
2.根据权利要求1所述的生物柴油催化燃烧添加剂，其特征在于：各组份及其含量按重量百分比计分别为：低碳醇25％，二茂铁1.5％，环烷酸铜3％，环烷酸锰3％，硝酸异辛酯10％，硝酸异戊酯10％，环烷酸钡3％，磺化琥珀酸二辛酯钠盐8％，油酸15％，醋酸乙酯21.5％。
3.根据权利要求1所述的生物柴油催化燃烧添加剂，其特征在于：各组份及其含量按重量百分比计分别为：低碳醇25％，二茂铁2％，环烷酸铜3％，环烷酸锰3％，硝酸异辛酯15％，硝酸异戊酯5％，环烷酸钡3％，磺化琥珀酸二辛酯钠盐8％，油酸15％，醋酸乙酯21％。
4.根据权利要求1所述的生物柴油催化燃烧添加剂，其特征在于：各组份及其含量按重量百分比计分别为：低碳醇25％、二茂铁2％、环烷酸铜3％、环烷酸锰3％、硝酸异辛酯10％、硝酸异戊酯10％、环烷酸钡3％、磺化琥珀酸二辛酯钠盐5％、油酸15％、醋酸乙酯24％。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的生物柴油催化燃烧添加剂，其特征在于：所述的低碳醇为异丙醇和/或丁醇。
6.权利要求1所述生物柴油催化燃烧添加剂的制备方法，按如下步骤制备：常温常压下，在带有机械搅拌的反应釜内，按重量配比先加入低碳醇，然后把二茂铁和环烷酸锰、磺化琥珀酸二辛酯钠盐加入到低碳醇中搅拌15分钟，直至全部溶解，然后依次加入环烷酸铜、环烷酸钡，搅拌15分钟，最后把硝酸异辛酯、硝酸异戊酯、油酸和醋酸乙酯加入以上溶液中，搅拌20分钟后，过滤即得产品。
7.权利要求1所述生物柴油催化燃烧添加剂在生物柴油中的应用，其特征在于：将所述添加剂与生物柴油混合，其中添加剂与生物柴油的重量比为1∶200～1∶100。
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