CN101525554A

CN101525554A - 环保型替代燃料组合物及其制造方法

Info

Publication number: CN101525554A
Application number: CN200810007657A
Authority: CN
Inventors: 郑炳祚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-03-04
Filing date: 2008-03-04
Publication date: 2009-09-09

Abstract

本发明涉及环保型替代燃料组合物及其制造方法，该组合物由40～60重量份烷烃、烯烃、环烷烃混合物；15～20重量份芳香烃混合物；5～10重量份碳五烃混合物；7～12重量份碳九烃混合物；3～15重量份甲苯；4～12重量份甲基叔丁基醚(MTBE)；和4～20重量份碳原子数为1～4的醇化合物组成。上述环保型替代燃料组合物与普通汽油相比，由于燃烧更充分，有效降低尾气排放中的一氧化碳、有机烃和氮氧化物等有害气体，从而大大改善大气污染；又由于其辛烷值更高，能更好地抑止爆震现象，提高发动机的功率，也就是说发动机的热效率得到明显提高。另外由于热值、燃烧效率更高，达到良好的节能效果。

Description

环保型替代燃料组合物及其制造方法

技术领域

本发明涉及环保型替代燃料组合物及其制造方法，由于该替代燃料组合物的燃烧更充分，有效降低尾气中排放的一氧化碳、有机烃和氮氧化物等有害气体，从而大大改善大气污染；又由于辛烷值比普通汽油高，能更好地抑止爆震现象，从而提高发动机的功率，即热效率。

背景技术

目前国际油价连创新高，据专家预测油价超过100美元/桶是迟早的事情，而且这种趋势仍然维持相当一段时期，也就是说我们已经进入了“高油价时代”。油价上涨带来的是前所未有和全方位的影响，从个人消费到产业活动，对经济增长带来负面影响，尤其是对非产油国或石油进口国而言，其对经济的打击是不容忽视的。

但是，目前世界各国的能源政策是以稳定的石油来源和低价为前提而制定的，对油价的上涨也是采取临时的应对措施而已。因此，迎接“高油价时代”的价格、税费等政策需要进一步调整和完善，寻找和开发替代燃料也是迫在眉解的。

近年来世界范围内积极开发氢燃料、原子能、太阳能等石油替代能源，但是不仅需要投入天文数字般的资金，而且离实用化还有相当的距离。有的不但要改造石油加工设备，还要改造现有的车辆结构等等，难度很大。因此开发不改造现有设施设备就能使用的替代燃料是非常有必要和迫切的。

另外，在使用汽油的车辆发动机所排放的排气中，经常带出未充分燃烧的燃料成分，这些未充分燃烧的燃料成分越多，燃料消耗量就越多。还有就是燃烧不柔和而引发爆震现象，与此同时不完全燃烧而排放有机烃(HC)、氮氧化物(NO_x)、一氧化碳(CO)、硫(S)等，不仅对人体有害，还污染大气环境。

发明内容

发明的目的

本发明是为了解决上述问题而开发的，其目的是：

1、提供费用低廉、提高燃料效率的环保型替代燃料组合物；

2、提供环保型替代燃料组合物的制造方法。

发明的方法

为达到第一个目的，环保型替代燃料组合物的组成是：

40～60重量份包含烷烃、烯烃、环烷烃的混合物；15～20重量份芳香烃混合物；5～10重量份碳五烃混合物；7～12重量份碳九烃混合物；3～15重量份甲苯；4～12重量份MTBE；4～20重量份碳原子数为1～4的醇化合物。

依据本发明的实例之一，可以举出上述醇化合物为2～5重量份的异丙醇及2～5重量份的异丁醇，还可以举出上述醇化合物为5～10重量份的甲醇。

为达到第二个目的，环保型替代燃料组合物的制造方法是：

将40～60重量份包含烷烃、烯烃、环烷烃的混合物；15～20重量份芳香烃混合物；5～10重量份碳五烃混合物；7～12重量份碳九烃混合物；3～15重量份甲苯；4～12重量份MTBE；4～20重量份碳原子数为1～4的醇化合物分别投入到反应池中，进行1～3小时的混合、反应，而得到本发明的环保型替代燃料组合物。

发明的效果

使用本发明的环保型替代燃料组合物，能显著降低一氧化碳、有机烃和氮氧化物等有害气体的排放，从而大大改善大气污染；又由于辛烷值更高，能更好地抑止内燃机的异常燃烧，从而提高发动机的功率和扭矩，改善车辆的燃料里程比，降低发动机噪音，提高高速行使中的稳定性。又由于本发明的替代燃料组合物的着火温度比普通汽油高，在储运和使用环节更为安全。

使用本发明的环保型替代燃料组合物，不需要改造目前的内燃机结构，耐腐蚀性优良，从而能延长内燃机的使用寿命。另外，由于采用了石油产品的副产物，能提高石油产品的利用率。

具体实施方式

下面举例详细介绍本发明的环保型替代燃料组合物及其制造方法，但本发明不仅仅限于这几个实例，还可以以另外的形式体现出来。另外，上述的重量份和重量百分数之间可以互换；实例的目的就是为了更好的阐述发明人的发明思想和特征，以及使公开的内容更加完善。

环保型替代燃料组合物的组成

本发明的环保型替代燃料组合物的组成是：

由烷烃、烯烃、环烷烃组成第一烃混合物，芳香烃组成第二烃混合物，碳五烃组成第三烃混合物，碳九烃组成第四烃混合物，甲苯，MTBE和醇化合物组成。

上述第一烃混合物是由烷烃系组成，例如：81～94重量份烷烃系；2～8重量份烯烃系；2～8重量份环烷系及1～4重量份芳香烃。

更具体的说，烷烃系的化学式为C_nH_(2n+2)，为直链或支链结构。燃烧性很好，富含轻质成分或蜡成分，比重小。

烯烃系为脂肪族不饱和单烯烃，化学式为C_nH_2n，为直链结构。燃烧性比烷烃系差，但比环烷系好。

环烷系为环状结构，化学式为C_nH_2n，燃烧性比烯烃系差。

芳香烃为单环芳香烃即苯的同系物，化学式为C_nH_(2n-6)(n≥6)，燃烧性比环烷系差。

上述第一烃混合物的闪点约38℃，沸点30～150℃，比重为0.6710～0.7236g/cm³。

上述芳香烃组成的第二烃混合物闪点约38℃，沸点155～181℃，比重为0.86～0.88g/cm³。例如，三甲基苯、二甲苯、异丙苯，乙基苯等。

上述第三烃混合物为碳原子数为5的有机溶剂，通称为碳五。分子式为C₅H₁₂，熔点约-129℃，沸点约36℃，比重为0.62632g/cm³(在20℃下)，闪点约-43℃，例如戊烷。

上述第四烃混合物为碳原子数为九的有机溶剂，通称为碳九。分子式为C₉H₂₀，熔点约-53.52℃，沸点约150℃，比重为0.71g/cm³(在20℃下)，例如壬烷。

本发明的环保型替代燃料组合物，采用40～60重量份第一烃混合物；15～20重量份第二烃混合物；5～10重量份第三烃混合物；7～12重量份第四烃混合物；3～15重量份甲苯；4～12重量份MTBE；4～20重量份碳原子数为1～4的醇化合物，这样有利于提高闪点、辛烷值、燃料里程比和耐腐蚀性，有利于降低有机烃、氮氧化物、一氧化碳等有害物质的排放。

这里当上述第一烃混合物达不到40重量份，则发动机的动力性下降；当超过60重量份则发生爆震现象，对内燃机有恶劣影响。因此，第一烃混合物适合范围是40～60重量份。

当上述第二烃混合物达不到15重量份，则燃料里程比下降；当超过20重量份则发动机产生噪音。因此，第二烃混合物适合范围是15～20重量份。

当上述第三烃混合物达到5～10重量份，第四烃混合物达到7～12重量份，则会提高发动机效率，节省燃料；另外，上述第三烃混合物、第四烃混合物是石油提炼中产生的副产物，使用领域很有限，因此价格低廉，也节约了制造本发明的环保型替代燃料组合物的成本。

另外，当甲苯含量小于3重量份，则由于上述第一、第二烃混合物的发热量下降，早期点火困难，容易发生爆震现象；当超过15重量份，则燃料里程比下降，因此，甲苯的适合范围是3～15重量份。

MTBE的加入，可降低氮氧化物、一氧化碳等。由于MTBE的辛烷值约为118，起到提高汽油的辛烷值的作用。在上述环保型替代燃料组合物的组份中，MTBE的适合范围是4～12重量份。当MTBE含量小于4重量份，则不仅起不到上述效果，还降低动力性；当超过12重量份，则容易发生自燃的危险；另一方面，因其价格比汽油高，加入过多是不经济的。

碳原子数为1～4的醇化合物有异丙醇、异丁醇、乙醇和甲醇，为了降低尾气中的有害气体排放量及改善发动机性能，可适当加入2～5重量份的异丙醇和2～5重量份的异丁醇为宜。此外，还可以酌情加入5～10重量份的乙醇或5～10重量份的甲醇。

可以采用如下的方法制造出上述环保型替代燃料组合物。将40～60重量份包含烷烃、烯烃、环烷烃的混合物；15～20重量份芳香烃混合物；5～10重量份碳五烃混合物；7～12重量份碳九烃混合物；3～15重量份甲苯；4～12重量份MTBE；4～20重量份碳原子数为1～4的醇化合物分别投入到反应池里，进行1～3小时的混合、反应，得到本发明的环保型替代燃料组合物。

下面就本发明的环保型替代燃料组合物的制造方法的实施例和比较例进行说明，并对结果进行对比和评判。

实施例1～3

[表1]

构成组份	实施例1	实施例2	实施例3
构成组份	实施例1	实施例2	实施例3	第一烃混合物	49	44	48

第二烃混合物	12	15	10
第二烃混合物	12	15	10	第三烃混合物	8	12	8
第四烃混合物	7	5	5	第三烃混合物	8	12	8
第四烃混合物	7	5	5	甲苯	10	10	12
MTBE	10	12	10	甲苯	10	10	12
MTBE	10	12	10	异丙醇	2	1	2
异丁醇	2	1	-	异丙醇	2	1	2
异丁醇	2	1	-	甲醇	-	-	5

在表1中，实施例1的环保型替代燃料组合物是：第一烃混合物49重量份；第二烃混合物12重量份；第三烃混合物8重量份；第四烃混合物7重量份；甲苯10重量份；MTBE10重量份；异丙醇2重量份；异丁醇2重量份。

实施例2的环保型替代燃料组合物是：第一烃混合物44重量份；第二烃混合物15重量份；第三烃混合物12重量份；第四烃混合物5重量份；甲苯10重量份；MTBE12重量份；异丙醇1重量份；异丁醇1重量份。

实施例3的环保型替代燃料组合物是：第一烃混合物48重量份；第二烃混合物10重量份；第三烃混合物8重量份；第四烃混合物5重量份；甲苯12重量份；MTBE10重量份；异丙醇2重量份；甲醇5重量份。

比较例

采用在韩国首尔市市售的中国石油股份公司的汽油(普通无铅汽油)产品作为对比样品进行了试验。

评判例1～4

把一定量的通过实施例1～3制造的环保型替代燃料组合物和比较例1中采用的市售汽油，分批分别加入到同一台车(试验用车为：2005年生产的起亚[KIA Opirus]车)，测出尾气中排放的碳氢化物、一氧化碳、氮氧化物、硫等的浓度，检测辛烷值、燃料里程比及耐腐蚀性，并进行对比和分析。

评判例1

在[表2]～[表5]中分别记录碳氢化物、一氧化碳、氮氧化物、硫等有毒气体的排放浓度测试结果。

[表2]碳氢化物(HC)

检测项目	比较例1	实施例1	实施例2	实施例3
检测项目	比较例1	实施例1	实施例2	实施例3	碳氢化物排放浓度(g/km)	0.657	0.081	0.074	0.080

从表2中不难看出，本发明的环保型替代燃料组合物的碳氢化物排放浓度，比普通汽油低得多，仅为普通汽油的八分之一。

[表3]一氧化碳(CO)

检测项目	比较例1	实施例1	实施例2	实施例3
检测项目	比较例1	实施例1	实施例2	实施例3	一氧化碳(g/km)	0.081	0.053	0.050	0.056

从表3中可以看出，本发明的环保型替代燃料组合物的一氧化碳排放量是普通汽油的65％左右，即本发明的环保型替代燃料组合物的一氧化碳排放浓度低35％左右。

[表4]氮氧化物(NO_x)

检测项目	比较例1	实施例1	实施例2	实施例3
检测项目	比较例1	实施例1	实施例2	实施例3	氮氧化物(ppm)	1395	1060	1120	1032

从表4中可以看出，本发明的环保型替代燃料组合物的氮氧化物排放浓度是普通汽油的77％左右，即本发明的环保型替代燃料组合物的氮氧化物排放浓度低23％左右。

[表5]硫

检测项目	比较例1	实施例1	实施例2	实施例3
检测项目	比较例1	实施例1	实施例2	实施例3	硫(ppm)	200	1	0.995	0.984

从表5中可以看出，本发明的环保型替代燃料组合物的硫的排放浓度是普通汽油的77％左右，即本发明的环保型替代燃料组合物的硫的排放浓度低23％左右。

从以上表2～表5的各项测试结果的对比可以看出，本发明的环保型替代燃料组合物有效地降低了排气中碳氢化物、一氧化碳、氮氧化物、硫等的浓度，其效果突出。

评判例2

在[表6]～[表7]中分别记录燃料里程比和辛烷值的测试结果。

[表6]燃料里程比

检测项目	比较例1	实施例1	实施例2	实施例3
检测项目	比较例1	实施例1	实施例2	实施例3	燃料里程比(km/1L)	8.7	8.9	9.5	8.9

从表6中可以看出，本发明的环保型替代燃料组合物的燃料里程比高出普通汽油的0.2km/1L～1km/1L左右。

[表7]辛烷值

检测项目	比较例1	实施例1	实施例2	实施例3
检测项目	比较例1	实施例1	实施例2	实施例3	辛烷值(RON)	90	90.4	91.2	93

从表7中可以看出，本发明的环保型替代燃料组合物的辛烷值(RON)高出普通汽油的0.4～3左右。

从以上表6～表7的各项测试结果的对比可以看出，本发明的环保型替代燃料组合物的燃料里程比和辛烷值均比普通汽油有所提高，最大限度地降低了爆震现象。

评判例3

在[表8]中分别记录着火点的测试结果。

[表8]着火点(燃烧点)

检测项目	比较例1	实施例1	实施例2	实施例3
检测项目	比较例1	实施例1	实施例2	实施例3	着火点(℃)	300	435	440	431

从表8中可以看出，本发明的环保型替代燃料组合物的着火点高出普通汽油的130℃～145℃。当着火点偏低时，发动机会出现过度燃烧而产生过高温度，并对燃料喷射过程及喷嘴动作产生不利影响，严重时甚至损坏发动机。而本发明的环保型替代燃料组合物的着火点明显高出很多，使燃料对发动机的影响降至最低。

评判例4

在[表8]中分别记录耐腐蚀性的测试结果。

[表9]耐腐蚀性

检测项目	比较例1	实施例1	实施例2	实施例3
检测项目	比较例1	实施例1	实施例2	实施例3	耐腐蚀性(50℃，3小时)	1以下	1a	1a	1a

从表9中可以看出，本发明的环保型替代燃料组合物的耐腐蚀性明显比普通汽油低。因此，对发动机内部及燃料供油系统的金属和橡胶的影响降到最低，从而无需改造任何现有的系统和部件。

[表10]欧洲无铅汽油质量标准比较

从表9中可以看出，本发明的环保型替代燃料组合物达到欧洲无铅汽油质量标准。

例如，在实施例1～实施例3的结果中，铅、芳烃、烯烃等致癌性组分比欧洲标准低得多；另，降低尾气排放中一氧化碳(CO)和有害碳氢化物(HC)的氧含量指标，实施例1和实施例2都达到标准的要求。在实施例3中由于加入了甲醇，因此氧浓度也相应上升。在此为了满足欧洲标准以不加入甲醇为好。

另一方面，发达国家的环保法规更加严格规定了硫含量，在实施例1中比欧洲标准低得多，实施例2和实施例3的结果达到几乎检不出的程度。

通过评判例1～4可以判断，本发明的环保型替代燃料组合物有效地降低了尾气排放中的碳氢化物、一氧化碳、氮氧化物、硫等浓度，其对环保的效果突出。而且燃料里程比和辛烷值均比普通汽油有所提高，对发动机内部及燃料供油系统的金属和橡胶的影响降到最低，从而无需改造任何现有的系统和部件。本发明的环保型替代燃料组合物已达到欧洲无铅汽油质量标准，因此在欧洲也有应用价值。

Claims

1、一种环保型替代燃料组合物，其包括40～60重量份由烷烃、烯烃及环烷烃组成的烃混合物；15～20重量份芳香烃混合物；5～10重量份碳原子数为5的烃混合物；7～12重量份碳原子数为9的烃混合物；3～15重量份甲苯；4～12重量份甲基叔丁基醚；4～20重量份碳原子数为1～4的醇。

2、如权利要求1所述的环保型替代燃料组合物，其中，所述碳原子数为1～4的醇为2～5重量份异丙醇和2～5重量份异丁醇。

3、如权利要求1所述的环保型替代燃料组合物，其中，所述碳原子数为1～4的醇为5～10重量份乙醇。

4、如权利要求1所述的环保型替代燃料组合物，其中，所述碳原子数为1～4的醇为5～10重量份甲醇。

5、一种权利要求1所述的环保型替代燃料组合物的制备方法，该方法将40～60重量份由烷烃、烯烃及环烷烃组成的烃混合物；15～20重量份芳香烃混合物；5～10重量份碳原子数为5的烃混合物；7～12重量份碳原子数为9的烃混合物；3～15重量份甲苯；4～12重量份甲基叔丁基醚；4～20重量份碳原子数为1～4的醇分别投入到反应池里，进行1～3小时的混合、反应。