CN101289634A

CN101289634A - 防止相分离的内燃机用醇类燃料

Info

Publication number: CN101289634A
Application number: CNA2007101883897A
Authority: CN
Inventors: 金洙贤
Original assignee: KIM CHOO-HYUN; KIM CHOO HYUN
Current assignee: KIM CHOO-HYUN; KIM CHOO HYUN
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2008-10-22
Also published as: KR100740486B1

Abstract

本发明涉及一种醇类燃料组合物，具体为一种可防止相分离的内燃机用醇类燃料。其成分包括：100重量比的甲醇、5～35重量比的生物乙醇、5～10重量比的异丙醇、5～10重量比的异戊醇、10～20重量比的甲苯、10～20重量比的二甲苯、30～50重量比的石脑油、1～5重量比的界面活性剂。另外，该醇类燃料还可以添加5～10重量比的促进剂，5～10重量比的异戊烷，以及防氧化剂、防腐剂、清净剂、催燃烧剂或催流动剂。本发明与普通汽油燃料相比显著降低碳氧化物、氮氧化物和硫氧化物的排放，减少金属腐蚀性，作为内燃机燃料能满足原有的汽油品质标准，因其包含界面活性剂，长时间存放也不发生相分离和沉淀现象。

Description

防止相分离的内燃机用醇类燃料

技术领域

本发明涉及一种醇类燃料组合物，具体地说为防止甲醇-碳化氢混合燃料的相分离，提供含有界面活性剂成分的内燃机用醇类燃料。

背景技术

目前全世界的化石化学燃料(如石油)资源供求十分枯竭，化石燃料无节制的使用发生大气污染增加及二氧化碳排放增加，引起全球变暖等环境问题。特别是，气候变化协定及京都议定书是抑制排放二氧化碳的国际性环境控制协议，确保石油资源的稳定性和维持地球环境的亲环境燃料开发是时代性使命。

根据上述国际性的要求，最近开发出酒精做新的代替燃料，含有酒精的燃料能减少碳氧化物和氮氧化物的排放，研究的结果可见此文献Johnson R.T.，Stoffer J.O.，Soc，Automot.Eng.(Spec.Publ)1983，S.P.542，91-104。作为酒精燃料，最初使用的甲醇可以在工业上制造天然气，煤炭，木等。辛烷值为101.5左右燃烧时不发生熏黑，不包括硫磺成分，能显著降低氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx)的产生。在这种情况下只把甲醇混合在汽油发动机燃料内，比汽油发热量显著低，燃料消耗量相对较多，亲水性强，有可能腐蚀发动机等部件，所以，只把甲醇混入汽油发动机里使用是不现实的。

根据诸如此类的研究结果可考虑将甲醇混入原有的汽油燃料使用，事实上在中国和东南亚，甲醇和汽油混合使用的燃料已在汽车等运输行业中被使用为内燃机燃料。但是，工业用甲醇是本身有毒的原料，使用时必然的存在诸多注意事项。因为对人体有害，虽然在环境方面能够被认可，但有些先进国家依然禁止其使用。美国、欧洲和日本酒精燃料中是将乙醇代替甲醇混入原有的汽油中使用代替燃料。

乙醇除了在石油化学工业上生产之外，可以在植物等生物中提取。其燃料性能和甲醇类似，但毒性小，供给方便，原有的汽油发动机等内燃机构造不更换也可适用。现在美国及巴西把90％左右的汽油和10％左右的无水乙醇混合生成称作汽油混合的燃料(Gasohol)，并将其使用在一些汽车上。特别是混合在汽油混合的燃料(Gasohol)中的乙醇采用从植物中提取的生物乙醇是亲环境性的无限燃料源，比石油化学工业中制造的乙醇更受欢迎。

另外，亲水性的酒精和汽油中主成分碳化氢混合成燃料使用时重要问题是混和性，特别是长期保存时发生极差的分离沉淀现象。

韩国特许文件第374257号公开了甲醇或乙醇，甲苯和非芳香族蜜三糖(raffinate)等包含碳化氢混合物的醇类燃料组合物，但没有体现混和性和长期稳定性，所以直接适用于原有的汽油汽管可能存在问题。另外，韩国公开特许文件10-2004-87733也公开了生物乙醇混入原有的汽油燃料中提供代替汽油燃料的内容，但没有提起燃料成分的极差发生的分离沉淀等问题和其引起的汽油汽管之间的互换性问题。其外，韩国特许公开文件10-2005-83145号详细记载了甲醇混合燃料油用生物学性界面活性剂和包括它的甲醇混合燃料油，使用生物学性界面活性剂能提高亲水性甲醇和少数性碳化氢混合物的混合性，防止分离沉淀以确保长期稳定性，但是，要取得生物学性界面活性剂先要培养菌株，所以在经济性和提供代替燃料方面存在缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术中所存在的问题，提供一种与现有的汽油燃料相比能显著降低碳氧化物、氮氧化物、硫氧化物气体排放，对人体无害的亲环境性内燃机用醇类燃料。另外，本发明所提供的内燃机用醇类燃料组合物提高了醇和碳氢化合物的混合性，在长时间保存的情况下不发生分离和沉淀，其含有界面活性剂并具有防止相分离的功能。

本发明是具有防止相分离功能的内燃机用醇类燃料组合物，该醇类燃料的物质组成如下：

1)100重量比的甲醇

2)5～35重量比的生物乙醇

3)5～10重量比的异丙醇

4)5～10重量比的异戊醇

5)10～20重量比的甲苯

6)10～20重量比的二甲苯

7)30～50重量比的石脑油

8)1～5重量比的界面活性剂

本发明所提供的防止相分离功能的内燃机用醇类燃料组合物作为内燃机燃料时，比汽油燃料显著降低碳氧化物、氮氧化物和硫氧化物的排放，减少金属腐蚀性，作为内燃机燃料能满足原有的汽油品质标准，因其包含界面活性剂，长时间存放也不发生相分离和沉淀现象。

具体实施方式

1)100重量比的甲醇

2)5～35重量比的生物乙醇

3)5～10重量比的异丙醇

4)5～10重量比的异戊醇

5)10～20重量比的甲苯

6)10～20重量比的二甲苯

7)30～50重量比的石脑油

8)1～5重量比的界面活性剂

现简单说明本发明的防止相分离的内燃机用醇类燃料组合物中的各种成分。

甲醇与原来的汽油燃料相比可以显著降低碳氧化物，氮氧化物和硫氧化物是众所周知的。使用甲醇能降低有害气体排放，提高辛烷值和压缩比，后面提到的含量比以甲醇100重量比为准。

此外，生物乙醇是酒精成分，只使用甲醇时因过量发生不完全燃烧时可能产生的有害成分排放，有害人体。这时混合生物乙醇能发挥酒精功能，含量在5重量比以内，其酒精效果微弱；超过35重量比，要考虑生物乙醇价格高，在经济方面负担重，实际作为代替燃料很难使用。

另一方面，甲醇和生物乙醇在石油化学工业生产和生物量为原料提取中都含有一定的水分，所以有潜在性的汽油发动机腐蚀问题。就算是高纯度减少水分含量，使不完全燃烧以及发动机腐蚀等顾虑减少到最低限度，但是，使用高纯度的甲醇和乙醇在整个工程中占有大部分成本，价格较高，因此只能控制添加量，以降低燃料的性能。所以，本发明在一般的液状燃料油中可以加入防腐剂，其防腐剂是氨基类化合物、酰胺或者酯衍生物等任何一个都可以。

在本发明的醇类燃料组合物中，添加的异丙醇成分是用于调整燃料的引火点，异戊醇是用于在甲醇和生物乙醇作为燃料使用中在低温下改善不易引燃的缺点，在上述含量的范围内能确保冬季低温下良好的引擎效果。如果使用量过少则不能得到良好的效果，如果使用过量，成本会随之上涨，所以在5～10范围内使用最为适合。

另外，甲苯用于增强爆发力，以提高行车速度；二甲苯用以提高加速性。所以，甲苯和二甲苯含量为10～20重量比较为合适。各含量如果达不到10重量比，就很难把握强爆发力；超过20重量比，因为使用过量的芳烃碳氢化合物，会产生碳氧化物、氮氧化物和硫氧化物等有害气体排放。

石脑油与甲醇和生物乙醇一样和燃烧能力相关，选择一般的汽油燃料和汽油。考虑燃料的混合性和原价，以30～50重量比较为适宜。

本发明的醇类燃料组合物包含的核心成分--界面活性剂，是用于提高亲水性酒精成分和收水性碳氢化合物的混合性。一般不含有界面活性剂的醇类燃料油在短期内不发生相分离和沉淀现象，使用时无障碍。但是，长时间保存燃料油能观察到相分离及沉淀现象，不能成为原有的汽油发动机燃料。本发明是出于长期保存或使用过量的酒精不发生相分离现象为目的来提供醇类燃料，添加了1～5重量比的界面活性剂。界面活性剂含量不到1重量比，亲水性粒子很难期待防止相分离效果；超过5重量比，排放气体会增加碳氧化物的产生量。

本发明中添加的界面活性剂可以是阴离子系，阳离子系或者非离子系，可以使用单独产品或2种以上的混合物。优选的界面活性剂包含任何一个山梨糖醇酐单油酸酯(SOLVITAN MONO OLEATE)，山梨糖醇酐单月桂酸酯(SOLVITAN LAU LATE)，山梨糖醇酐棕榈酸酯(SOLVITAN PALM DATE)，山梨糖醇酐硬脂酸酯(SOLVITANSTEA RATE)或者山梨糖醇酐三油酸酯(SOLVITAN PRI OLEATE)。本发明包含此界面活性剂的醇类燃料组合物过了6个月后，EMULSION(乳剂)粒子的大小在1μm以下呈现出观察不到相分离及沉淀现象的长期稳定性状态。

本发明根据需要提高防止相分离功能的内燃机用醇类燃料组合物的辛烷值，添加甲基叔丁基醚(MTBE)或者乙基叔丁基醚(ETBE)，其含量调整为5～10重量比。

另外，要提高燃料的燃烧时发热量，可添加5～10重量比的异戊烷。

此外，原有的汽油或柴油里一般添加的防氧化剂、清净剂、催燃烧剂以及流动性提升剂等添加剂均可以加入本发明的醇类燃料组合物中。

下面通过具体实例，对本发明进行详细介绍。本发明不只限于下述实例。

[实施例1]醇类燃料组合物的制造，按以下组成比例混合各成分，得到本发明的醇类燃料组合物。

1)100重量比的甲醇

2)35重量比的生物乙醇

3)10重量比的异丙醇

4)10重量比的异戊醇

5)20重量比的甲苯

6)20重量比的二甲苯

7)50重量比的石脑油

8)4重量比的界面活性剂

[实施例2]醇类燃料组成物的制造，按以下组成比例混合各成分，得到本发明的醇类燃料组成物。

1)100重量比的甲醇

2)20重量比的生物乙醇

3)5重量比的异丙醇

4)5重量比的异戊醇

5)15重量比的甲苯

6)15重量比的二甲苯

7)40重量比的石脑油

8)3重量比的界面活性剂

关于上述实施例1和实施例2中制造的醇类燃料组合物性状和成分做分析试验，委托韩国石油品质管理院，其结果在表1中显示。从表1中可知，铜板腐蚀性和氧化稳定度和原有的汽油燃料是同等以上值；黄粉和铅等有害物质排放量减少，可以满足汽油品质标准。

另一面，实施例1和实施例2中得到的燃料组合物用在实际汽车中对排放气体做实验的结果是一氧化碳0.5(g/km)以内，THC0.05(g/km)以内，氮氧化物0.15(g/km)左右，二氧化碳210(g/km)左右，都满足汽油品质标准。

而且，过了6个月，实施例1和实施例2中得到的燃料组合物用粒度分析仪测定乳剂(EMULSION)粒子结果是全部1μm以下，没发现相分离和沉淀现象。

表1.本发明的醇类燃料组成物性状实验分析结果

Claims

1.一种防止相分离的内燃机用醇类燃料，包含以下成分：

1)100重量比的甲醇

2)5～35重量比的生物乙醇

3)5～10重量比的异丙醇

4)5～10重量比的异戊醇

5)10～20重量比的甲苯

6)10～20重量比的二甲苯

7)30～50重量比的石脑油

8)1～5重量比的界面活性剂。

2.如权利要求1所述的防止相分离的内燃机用醇类燃料，其特征在于：所述的界面活性剂为阴离子系、阳离子系或者非离子系界面活性剂，可以是单独一种产品或两种以上产品的混合物。

3.如权利要求1或2所述的防止相分离的内燃机用醇类燃料，其特征在于：所述的界面活性剂包含下述任何一种成分山梨糖醇酐单油酸酯(SOLVITAN MONO OLEATE)，山梨糖醇酐单月桂酸酯(SOLVITAN LAU LATE)，山梨糖醇酐棕榈酸酯(SOLVITAN PALMDATE)，山梨糖醇酐硬脂酸酯(SOLVITAN STEA RATE)或山梨糖醇酐三油酸酯(者SOLVITAN PRI OLEATE)。

4.如权利要求1所述的防止相分离的内燃机用醇类燃料，其特征在于：醇类燃料中还含有5～10重量比的用于提高辛烷值的促进剂MTBE或ETBE。

5.如权利要求1所述的防止相分离的内燃机用醇类燃料，其特征在于：醇类燃料中还含有5～10重量比的异戊烷。

6.如权利要求1所述的防止相分离的内燃机用醇类燃料，其特征在于：醇类燃料中还含有通常汽油或者柴油中所需加入的防氧化剂、防腐剂、清净剂、催燃烧剂或催流动剂。