CN101412934A - 包括三烷基胺的内燃机燃料合成物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及含有三烷基胺的内燃机燃料合成物。具体地说，涉及无水或最多含水10体积比的乙醇及石脑油被含有的乙醇-汽油混合燃料里把三烷基胺作为三乙胺添加，从而使防止相分离及腐蚀效果优秀的内燃机燃料合成物。

Description

包括三烷基胺的内燃机燃料合成物
技术领域
本发明涉及含有三烷基胺的内燃机燃料合成物。具体地说，涉及无水或最多含水10体积比的乙醇及石脑油被含有的乙醇—汽油混合燃料里把三烷基胺作为三乙胺添加，从而使防止相分离及腐蚀效果优秀的内燃机燃料合成物。
背景技术
全世界在处于化学染料枯竭及环境污染问题严重的状态，并且因无节制地使用化学染料，增加大气污染及放出二氧化碳，导致地球温暖化等环境问题而成了热点。尤其，气候变化协约及京都议定书生效之际，为了协助抑制二氧化碳的国际性环境规制的步伐，应加快开发代替燃料。
含有这些酒精的燃料减少排出碳氧化物及氮氧化物的研究结果中可确认，随着这些国际流向，最近作为新的代替燃料在开发生物酒精。(JohnsonR.T.，Stoffer J.O.，Soc，Automot.Eng.(Spec.Publ.)1983.S.P.542，91-104)。
乙醇除了以石油化学工业生产以外，可从植物等抽出。不更换包括现有汽油马达的内燃机结构也可适用。目前，在美国和巴西混合汽油和10％左右无水乙醇的乙醇—汽油混合燃料(Gasohol)燃料使用在一些汽车上。尤其，混合于汽油的乙醇是从植物抽出的生物乙醇，而作为环保燃料源受瞩目。酒精是发酵植物之后，为了消除水分，蒸馏时乙醇浓度达到95体积比就因共沸性不能再精制，因此在第二个蒸馏塔添加添加剂之后，重新共沸蒸馏时可得到高纯度乙醇，但是增加精制费用及损失蒸馏能源。小量水分可提高辛烷值，因此蒸馏到共沸点的含水乙醇混合于乙醇—汽油混合燃料之后，防止相分离及腐蚀的功能无问题时，对经济性和辛烷值有利。乙醇—汽油混合燃料使用无水酒精业在储藏或流通过程中吸收大气中的湿气，低温时存在亲水性酒精和汽油的主要成分疏水性碳氢化合物相分离的问题。比使用蒸馏到共沸点的含水乙醇的乙醇—汽油混合燃料更高的温度下发生相分离现象。
为了解决这些乙醇—汽油混合燃料的相分离问题，从前使用比如美国专利第4,428,754号陈述的N，N-Bis(Hydroxyalkyl)Alkyl Amide，但是不能充分解决相分离问题。在美国专利第4,541,836号把高级酒精作为相分离防止剂使用，但是这些没有防止腐蚀功能。在盐酸水溶液作为腐蚀防止剂乙胺化合物虽然有效果(Electrochimica Acta Vol 42，No3，pp455□459，1997)，把这些在乙醇—汽油混合燃料中检测对铜金属的腐蚀性的结果，确认了铜被洗提。
至今制造乙醇—汽油混合燃料等时，制造作为燃料合成物含有的氨基化合物过程中把三乙胺作为反应催化剂使用的技术是已周知。
发明内容
为了这些，本发明者发明了含水或无水生物乙醇的乙醇—汽油混合燃料或柴油里把三烷基胺作为三乙胺混合时，可防止相分离及腐蚀。作为通常的汽油成分，可混合碳氢化合物，从而不变更现有的汽油机也直接可适用的内燃机酒精燃料。
因此，本发明的目的在于提供防止相分离及腐蚀效果，含有无水或最多含水10体积比的乙醇及石脑油的燃料合成物。
为了实现上述目的，本发明提供含有无水或最多含水10体积比的乙醇及石脑油的乙醇—汽油混合燃料里把三烷基胺作为三乙胺添加，而得到防止相分离及腐蚀效果的燃料合成物。
附图说明
图1是碳氢化合物-乙醇混合燃料的铜板及铁成分的防止腐蚀试验结果的铁及铜试片照片：
[钉子试片：铁成分，重量约2.5±0.1g
平均长度约5cm，平均直径0.3cm
铜板试片：铜成分，重量12±0.5g
平均长度7.2cm，平均宽度1.2cm，平均厚度0.1cm]
具体实施方式
本发明涉及乙醇—汽油混合燃料包括无水或最多含水10体积比的乙醇及石脑油，并添加作为三乙胺的三烷基胺，从而防止相分离及腐蚀的燃料合成物。
在本发明使用的上述三烷基胺在燃料合成物内起防止相分离及腐蚀的多功能作用。虽然乙胺也具防止相分离效果，但是不足于三乙胺。并且，异丁醇虽然防止相分离效果好，但是无防止腐蚀的效果。
在本发明使用的作为三乙胺的三烷基胺用下述化学公式1表示：
【化学公式1】
在上述公式中，R，R′及R＂是碳数为1-18的烃基，上述R，R′及R＂的碳数可相同或不同。
比如，三乙胺的结构公式如下；
【化学公式2】
Figure A200710165572D00062
N，N-diethyl octane-1-amine的结构公式如下；
【化学公式3】
Figure A200710165572D00071
具体地说，在本发明使用的作为三乙胺的三烷基胺有三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺、Tri pentyl amine、N，N-Diethyl oleylamine、N，N-Diethyloctylamine或三乙胺的各烃基碳数不同的三乙胺。其中最好使用三乙胺、三丙胺、N，N-diethyl oleyl amine、N，N-dimethyl oleyl amine或N，N-diethyloctane-1-amine、N，N-dimethyl octane-1-amine，但并不限定于这些。若monoalkyl amine里添加烃基时，如乙醇或甲醇的酒精作为催化剂(gamma-alumina)使用，在高温(200□300℃)气体反应，另外烃化而制造三乙胺(Tetrahedron Letters 40.3689-3592，1999)。
根据本发明的内燃机燃料合成物在常温及大气压下，含有0-10％水的乙醇5-95体积比里剩下混合石脑油的乙醇—汽油混合燃料按0.01-10体积比混合三烷基胺而制造。
在本发明使用的液状碳氢化合物主要成分为具4-15个碳数的石蜡族烃，混合小量的环石蜡烃等，称为汽油或石脑油。石脑油在本发明的混合燃料合成物总量里含有5-95重量比。
并且，在本发明可使用无水或最多含水10体积比的含水生物乙醇。
上述混合燃料作为其他辅助剂另外可含有辅助相分离功能的异丙醇、异丁醇、辛醇等一种以上高级酒精。这些高级酒精在混合燃料合成物总量里含有0.1-5体积比。
以下，通过实例更详细地说明本发明。这些实例只是为了更具体地说明本发明而使用，在本发明所属的领域里具有通常知识的人应明白根据本发明要旨的本发明范畴并不限定于这些。
[试验例1]相分离试验
如表1所示，作为石脑油及纯度为95％的发酵乙醇的相分离防止剂，把三乙胺、三丙胺、三丁胺、Tri isobutyl amine和异丁醇在常温(18-25℃)及大气压下分别混合0、1、2、3、4、5v/v％，而制造液状碳氢化合物-乙醇混合燃料之后，20-30分钟保管在最低温度为零下15℃的冷冻室里，并确认相分离温度，其结果表示在表1里。这时，E10是石脑油、纯度为95％的发酵乙醇、相分离防止剂按90:10:5的体积比混合而成。E51是石脑油、纯度为95％的发酵乙醇、相分离防止剂按49:51:5的体积比混合而成。作为相分离防止剂的异丁醇虽然其相分离效果好，但是无防止腐蚀效果。
【表1】
Figure A200710165572D00081
在上述表1的结果，确认了根据本发明的三烷基胺的相分离效果优秀，根据石脑油、发酵乙醇及相分离防止剂含量，相分离温度不同。因此，根据上述结果，把石脑油、发酵乙醇及相分离防止剂含量按49:51:5体积比混合时，相分离效果最优秀。
[实例1]
在常温及大气压下，把石脑油、纯度为95％的发酵乙醇、三乙胺按49:51:5体积比混合，而制造液状碳氢化合物-乙醇混合燃料。
[实例2]
除了代替三乙胺使用三丙胺以外，与上述实例1相同的方法制造液状碳氢化合物-乙醇混合燃料。
[实例3]
除了代替三乙胺使用三丁胺以外，与上述实例1相同的方法制造液状碳氢化合物-乙醇混合燃料。
[实例4]
除了代替三乙胺使用Tri isobutyl amine以外，与上述实例1相同的方法制造液状碳氢化合物-乙醇混合燃料。
[比较例1]
除了代替三乙胺使用作为乙胺的辛胺以外，与上述实例1相同的方法制造液状碳氢化合物-乙醇混合燃料。
[比较例2]
除了代替三乙胺使用作为乙胺的油胺以外，与上述实例1相同的方法制造液状碳氢化合物-乙醇混合燃料。
[试验例2]防止腐蚀试验
对在上述实例1-4及比较例1-2制造的液状碳氢化合物-乙醇混合燃料的铜板及铁成分进行了防止腐蚀试验，其结果表示在表2。这时，作为相分离防止剂及腐蚀防止剂不是使用添加剂，而是作为对照群使用了在相同条件下制造的液状碳氢化合物-乙醇混合燃料。
条件：在50℃放置个把小时之后，测重量变化。
实验方法：把铁试片(长度为5cm的钉子)和铜试片(规格C1100R-H，长度7.2cm)用砂纸处理表面，用丙酮洗涤之后，测重量。把各添加剂含有5％的燃料放入瓶里2/3左右之后，在50℃温度放置7日，然后取出试片重新测重量，并测定了变化量。
【表2】
 
试验物质 试片 试片颜色变化(2/3高度标准) 7日之后重量变化[g] 7日之后重量变化[％]
对照群 铁 生成褐色锈 0.001 0.040
对照群 铜 变色为上部褐色、下部橙色 0.004 0.034
比较例1 铁 无变化 0.001 -0.020
比较例1 铜 都变为褐色 -0.007 -0.060
比较例2 铁 无变化 0.000 0.000
比较例2 铜 变色为上部褐色、下部橙色 -0.003 -0.026
实例1 铁 无变化 0.000 0.000
实例1 铜 无变化 -0.001 -0.009
实例2 铁 无变化 0.000 0.000
实例2 铜 上部变为橙色、下部干净 0.000 0.000
实例3 铁 无变化 0.000 0.000
实例3 铜 上部变为橙色、下部干净 -0.002 -0.016
实例4 铁 无变化 0.000 0.000
实例4 铜 上部变为橙色、下部干净 -0.002 -0.017
【数学公式1】
7日之后重量变化[g]＝(7日之后测重量-实验之前测重量)
【数学公式2】
7日之后重量变化率[％]＝((7日之后测重量[g]-实验之前测重量[g])/实验之前测重量[g])x100
在上述表2的结果，可确认添加三烷基胺的实例1□4重量变化率比无添加剂只放入燃料的对照群和把烷基胺作为添加剂添加的比较例1及2相对少。
工业应用性
根据本发明的内燃机燃料合成物含有作为三乙胺的三烷基胺，从而防止相分离及金属腐蚀的问题，作为内燃机燃料满足现有汽油品质的标准。

Claims (8)

1、无水或最多含水10体积比的乙醇及石脑油混合在乙醇—汽油混合燃料，对100体积乙醇—汽油混合燃料混合0.01-10体积比的下述化学公式1之三烷基胺，而制造的内燃机燃料合成物：
[化学公式1]
Figure A200710165572C00021
上述公式中，R，R′及R＂是碳数量为1-18的饱和或不饱和烃基，上述R，R′及R＂的碳数可相同或不相同。
2、根据权利要求1的内燃机燃料合成物，其特征在于，上述无水或含水乙醇和石脑油按1:19至19:1的体积比混合。
3、根据权利要求1的内燃机燃料合成物，其特征在于，上述三烷基胺为三乙胺。
4、根据权利要求1的内燃机燃料合成物，其特征在于，上述三烷基胺为三丙胺。
5、根据权利要求1的内燃机燃料合成物，其特征在于，上述三烷基胺为N，N′-diethyl oleyl amine或N，N-dimethyl oleyl amine。
6、根据权利要求1的内燃机燃料合成物，其特征在于，上述三烷基胺为N，N′-diethyl octane-1-amine或N，N-dimethyl octane-1-amine。
7、根据权利要求1或权利要求6的内燃机燃料合成物，其特征在于，上述三烷基胺防止分离相。
8、根据权利要求1或权利要求6的内燃机燃料合成物，其特征在于，上述三烷基胺防止腐朽。
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