CN101386798B - 一种汽车复合燃油 - Google Patents

Abstract

一种汽车复合燃油，属汽车燃油技术领域，该汽车燃油品由燃油助剂与汽油复配而成，燃油助剂由玉米油、蓖麻油、棕榈油等生物质提取物的混合物、脂肪多元醇、抗氧剂、抗爆剂、钝化剂及改性碳五等以一定比例混合而成；该复合汽油燃料品不仅可以部分替代汽油，而且可以提高汽油性能，使其燃烧更为充分并减少发动机内结焦积碳和尾气中有害物质排放。该产品经国家乙醇汽油质量监督检测中心检验达到国家标准。

Description

一种汽车复合燃油

技术领域

本发明属汽车燃油用品技术领域，具体涉及一种汽车用复合燃油用品。

背景技术

我国是能源资源严重短缺的国家，近年来，伴随经济发展，能源消费急剧增长，供需矛盾日益突出，已经成为我国经济社会可持续发展的最大制约，直接威胁国家经济安全，开发节能汽车和环保汽车燃油用品对保证国家经济可持续发展和节约能源有重要意义。目前汽车燃油用品供应日益短缺，对汽车燃油用品进行改进的产品较多，比如已广泛推广的环保乙醇汽油，但随着粮食在世界范围内的日趋紧张，乙醇汽油的价格也水涨船高。开发新的汽车复合燃油产品为目前市场所急需。

目前在汽油中添加新的组分—辛烷值改进剂是提高汽油辛烷值的有效方法，而其中讨论最多的辛烷值改进剂是醚类和醇类化合物，主要有如下几类：

一是醚类辛烷值改进剂。甲基叔丁基醚(MTBE)是开发和应用最早的醚类辛烷值改进剂。它在美国已广泛用于调和汽油中。MTBE的沸点比较低，将其调入汽油后使汽油的馏程温度降低。这一效应给生产超高辛烷值汽油的炼油厂带来了很大的经济效益。同MTBE一样，把乙基叔丁基醚(ETBE)调入汽油中，相当于在汽油中调入了乙醇。ETBE不仅使汽油的辛烷值得以提高，而且使汽油的经济性及安全性都比添加MTBE的汽油要好，因此它具有很大的市场潜力。叔戊基甲基醚(TAME)既可以提高汽油的辛烷值，同时也有效地利用了碳五烯烃。二异丙基醚(DIPE)与MTBE相比具有许多优点，虽然其辛烷值(105)比MTBE稍低，但DIPE的雷德蒸气压仅为MTBE的一半。美国环球油品公司已经成功地开发出了生产DIPE的新工艺。

二是醇类辛烷值改进剂。醇类辛烷值改进剂主要有异丙醇/甲醇混合物、叔丁醇/甲醇混合物和乙醇等。此类混合物具有较大的市场潜力。

三是其它类辛烷值改进剂。甲基环戊二烯三羰基锰(MMT)是美国乙基公司生产的含锰辛烷值添加剂。这种添加剂不仅可以提高汽油的辛烷值，而且还可以降低汽车废气排放量。

前两种方法投资大、工艺复杂、生产成本高，不适合中国国情。通过添加辛烷值改进剂比如碳五等添加剂，设备少、工艺流程短，生产成本低，是一种经济实用的方法。国内有碳五作为燃油使用的相关报道，但这类汽油复配品一般均直接采用轻烃作为添加组分，而没有对轻烃进行预处理，虽然其辛烷值可以达标，不能完全解决轻烃(以碳五)作为汽油或汽油组分时本身存在的饱和蒸汽压过高，容易产生气阻问题，另外燃烧时容易结焦产生积碳，这两大问题是制约轻烃作为汽油使用的最大障碍。

轻烃是石化产业的副产品，是用途尚未得到完全开发的化工原料和优质燃料。与其他燃料相比，轻烃具有较高热值，比液化石油气热值要高出许多，对人体没有毒害，对环境几乎达到零污染。但只有在对轻烃进行质的改性后，添加各种添加剂才能使轻烃真正成为清洁高效车用燃料。全国石化行业每年产生的以戊烷为主的轻烃约2000万吨，碳五的产量约1000万吨，若能采用一定的技术进行处理，使其转化成达到国标的车用汽油，将对国家能源建设、能源安全起到很大的促进作用。

发明内容

为此，本发明目的在于提供一种加入改性轻烃的清洁汽车复合燃油品，以克服使用过程中汽油饱和蒸汽压过高，容易产生气阻及燃烧时容易结焦，产生积碳的不足。

为实现本发明目的，技术方案如下：

本发明以戊烷为主要成分的轻烃(碳五)为原料，首先通过加成反应，对轻烃中的碳五进行改性，提高碳五燃烧时的清净性；用生物质提取物、多元醇、抗氧化剂、金属钝化剂和抗爆剂制备复合稳定剂，以提高碳五燃烧性，降低其饱和蒸汽压，提高其抗氧化性和抗腐蚀性能；将两者混合均匀制成助剂，再与汽油混合制成复合汽油，达到国标要求。

该汽车燃油助剂由改性碳五和稳定剂组成，稳定剂主要成份为：

玉米油、蓖麻油、棕榈油生物质提取物1：1：1比例混合物15％，

C12-18脂肪多元醇59.9％，

抗氧剂：叔丁基对苯二酚5％和二仲丁基对苯二胺10％

抗爆剂：乙基叔丁基醚5％和二茂铁基配位化合物5％，

钝化剂0.1％，各组分以重量百分比计。

稳定剂在配制时分为三组，一组是先将不易溶于石化油类的生物质提取物，溶于多元醇；二是将抗氧化剂和金属钝化剂相溶；三是抗爆剂。然后依次加入反应釜中，充分搅拌即成为具有抗爆和降低蒸汽压综合作用的稳定剂。

改性碳五生产方法：

反应釜中加入顺酐，加热熔化后，向其中加入混合碳五，反应放热后，加入催化剂，保持反应温度为80-90℃，反应2-3小时，将固液分离，取液体产物即为本发明所用改性碳五，其代表性反应为：

所用催化剂为氯化锌、氯化铝或骨架镍；顺酐与碳五摩尔比为1：1。

将配制成的稳定剂加入到改性碳五中制成汽车燃油助剂，其加入量为改性碳五重量的1-25‰。最后将该汽车燃油助剂与汽油混合均匀制成达到国标要求的复合汽油。春夏季节燃油助剂与汽油以1：1重量比混合；秋冬季节燃油助剂与93#汽油以1.6：1重量比混合。

本发明技术要点在于：

在乙烯工业中分馏的轻烃、二烯烃、炔烃、环烃等有不少异构体，组分复杂，针对车用燃油，必须对以戊烷为主的轻烃(碳五)进行技术处理，使处理后的轻烃真正成为清洁高效车用燃料。另外，针对改性轻烃蒸汽压偏高，辛烷值偏低，易出现爆震、气阻等问题，通过大量的长期的筛选试验，优选了由十余种化学物质和生物提取物研制而成了一种集稳定、抗爆于一体的复合添加剂，较好地解决了上述问题。该添加剂配方组合不是各组分的简单性能之和，而是一种协同增效作用。其主要原因在于：配方中各组分辛烷值较高，提高了燃料的抗氧化性，能有效改善发动机内燃料的燃烧特征，并且各种成分自身蒸汽压低，能有效地降低改性碳五的蒸汽压；另外，配方中的各种成分与汽油相溶性好，不混蚀、不分层、不吸水，是一种相溶性很好的混合物。

本发明优点：(1)通过对碳五的改性，很好地解决了发动机的结焦和积碳。(2)制备了复合稳定剂，防止了发动机气阻现象的发生，发动机运行平稳，波动率较市售汽油低。(3)由于在改性碳五加入稳定剂，可以大比例地与市售汽油混合使用，且动力性、经济性、清洁性和低排放性能优于市售汽油，不仅提高了汽油性能，而且使汽油燃烧更为充分。(4)该添加助剂，在生产过程中不会产生废汽、废水、废渣，属环保型工艺。该项目的开发成功将最大程度地综合利用轻烃资源，补充汽油空缺，同时大大减少汽车尾气中有害气体排放。

具体实施方式

为对本发明进行更好地说明，举例如下：

1、碳五改性

在反应釜中加入顺酐60kg，加热熔化后，向其中加入混合碳五，发生反应并放热，加入催化剂氯化锌2g，保持反应温度为80~90℃，反应2-3小时后，固液分离，取液体产物即为本发明所用改性碳五。

实验所用碳五原料来自于中原乙烯和洛阳石化，所用催化剂氯化锌是市售催化剂。

2、稳定剂的制备

通过正交试验设计(L9)筛选最佳物料配比，结果如下表：

各种添加剂均为工业品，C16-18脂肪多元醇购于上海星海企业集团，钝化剂为T1201金属钝化剂，购于淄博惠华化工有限公司。

从以上试验结果可以看出，生物质的含量是影响蒸汽压的主要因素，加入的生物质量越多蒸汽压越低，当其含量大于15％时，蒸汽压可以达到国标汽油质量要求；多元醇和抗爆剂的含量则影响其辛烷值，当多元醇含量大于59％、抗暴剂的含量大于10％或者多元醇含量大于84％、抗暴剂的含量大于5％时辛烷值大于93.7。综合考虑各种影响因素，第九组实验数据是全部试验中的最优结果。按此配比，分别选取玉米油、蓖麻油、棕榈油等生物质提取物的混合物，脂肪多元醇，二茂铁基配位化合物，抗氧剂，抗爆剂、钝化剂，在配制时分为三组，一组先将不易溶于石化油类的生物质提取物，溶于脂肪多元醇；二组将抗氧化剂和金属钝化剂相溶，三组抗爆剂。然后依次加入反应釜中，充分搅拌即成为具有抗爆和降低蒸汽压综合作用的复合稳定剂。

3、清洁燃油助剂的配制

将配制好的复合稳定剂按1-25‰重量比加入到改性后的碳五中，搅拌10分钟，均匀混合，制成本发明清洁燃油助剂。

4、复合汽油燃料的配制

春夏季节燃油助剂与93#汽油以1：1重量比混合；秋冬季节燃油助剂与93#汽油以1.6：1重量比混合均匀。

将本发明复合汽油燃料进行性能试验。实际应用中，车用汽油性能有如下要求：1、良好的抗爆性；2、适当的蒸发性；3、良好的抗氧化安定性；4、良好的抗腐蚀性及一定的环保要求。

(1)、成品检验

将本发明清洁燃油助剂以1：1重量比加到93#车用汽油中，混合成新的车用燃油。经国家乙醇汽油质量监督检测中心检测，完全符合93#汽油的国家标准(GB17930-2006)。

(2)、成品内燃机台架试验

国家机械工业内燃机油品检验评定中心(设在天津大学国家内燃机重点实验室)用本发明清洁燃油助剂以50％重量比加入国家标准的93#汽油制成清洁燃油，进行了发动机台架试验，评定结论如下：

加入本发明燃油助剂的93#汽油与原93#汽油运行50h前后性能对比表明：加入本发明燃油助剂的93#汽油在汽车上运行50h后，最大功率和平均功率、最大扭矩和平均扭矩下降率均较93#汽油少，最低油耗率和平均油耗率上升率与93#汽油的相同。

加入本发明燃油助剂的93#汽油与93#汽油同一台机速度特性对比表明：燃油助剂最大功率、最大扭矩、平均功率、平均扭矩、最低油耗率、外特性上各点平均油耗率均好于和相当于93#汽油。

1小时稳定性对比试验结果表明：燃油助剂运行平稳，波动率较93#汽油小。

加入本发明燃油助剂的93#汽油与93#汽油排放对比试验表明：加入本发明燃油助剂的93#汽油HC和C0较93#汽油大幅下降，燃油助剂在排放性能上具有较大的优势。

加入本发明燃油助剂的93#汽油与93#汽油清净性对比评定表明：本发明气缸内油清净性略好于93#汽油，而气门积炭明显示少于93#汽油。

加入本发明燃油助剂的93#汽油运行50h后，活塞、活塞环、气缸、凸轮等运动件磨损不大，与93#汽油相当。

加入本发明燃油助剂的93#汽油色度透亮、相溶性好、气味小，在发动机使用中表现出良好的动力性、经济性和低排放性能。

(3)产品润滑油、清净性评定试验

由国家机械工艺内燃机油品检验评定中心用93#国标汽油以1：1重量比加入本发明清洁燃油助剂，然后进行试验评定，其评定结论是：

润滑性评定结果表明：其润滑性指数LTX＝105，初始扭矩指数IIX＝100，故燃油助剂润滑性优于93#汽油。

清净性评定结果表明：清净性指数DIX＝102，活塞裙部漆膜VIX＝101，故燃油助剂清净性优于93#汽油。

(4)本发明清洁燃油助剂车辆行驶应用试验

本发明清洁燃油助剂和93#国标汽油各50％重量比相溶后作为车用燃料，对六个单位30多辆不同品牌的轿车进行了试用，试用单位的反馈意见一致认为使用上述原料汽车起步、加速快，上坡有劲，在各种时速的情况下没有爆震、气阻现象，与使用纯93#汽油没有不同感觉，甚至好于93#汽油。

试验样品存放19个月仍未见分层、混蚀现象，晶莹透亮。

本发明原料丰富、技术成熟、清洁环保、易于推广、普及，符合国家节能减排的基本国策，对于国家能源安全具有重要意义。

Claims (1)

1.一种汽车用复合燃油，由燃油助剂与汽油混配而成，其特征在于，燃油助剂与汽油以1-1.6∶1重量比混配；燃油助剂由改性碳五和稳定剂组成，稳定剂加入量为改性碳五重量的1-25‰，稳定剂主要成份为：

玉米油、蓖麻油、棕榈油1∶1∶1比例混合物15％，

C12-C18脂肪多元醇59.9％，

抗氧剂：叔丁基对苯二酚5％和二仲丁基对苯二胺10％，

抗爆剂：乙基叔丁基醚5％和二茂铁基配位化合物5％，

钝化剂0.1％，各组分以重量百分比计；

所述的改性碳五经过如下处理：反应釜中加入顺酐，加热熔化后，向其中加入混合碳五，反应放热后，加入催化剂，保持反应温度为80-90℃，反应2-3小时，将固液分离，取液体产物即为改性碳五；所用催化剂为氯化锌、氯化铝或骨架镍；顺酐与碳五摩尔比为1∶1。