CN102585926A - 乙酸甲酯用于制备车用汽油的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了乙酸甲酯用于制备车用汽油的应用。在不改变发动机结构及参数的情况下，任何一款汽油发动机可直接使用本发明的利用乙酸甲酯所制备车用汽油；在配制过程中，复配多种添加剂，可增加产品的均匀性和燃烧稳定性，同时增强发动机动力性；并且经陕西省能源质量监督检验所等权威部门检测结果显示，该燃料各项指标均满足我国车用汽油标准，具有未来汽油的高辛烷值、高清洁性和能耗更低而动力更强的特点。
Description
技术领域
本发明涉及车用汽油的制备，具体涉及已知化合物乙酸甲酯用于制备车用汽油的新应用。
背景技术
随着汽车工业的发展和人类生活节奏的加快，汽油的消费量在不断增加，但汽油作为一种有限的资源，很显然已不能满足人类的需求，汽油资源短缺已成为人类社会发展亟待解决的问题。
为缓解汽油资源短缺给人类社会所带来的压力，人们不得不断地研究和发现可替代汽油的新能源。对于汽车工业来讲，已被市场接受的用于制备汽油替代燃料主要有醇类和醚类，其中醇类主要有甲醇和乙醇等，醚类主要有二甲醚等。
基于成本低、燃烧性能良好、原料充足和产能大的特点，甲醇成为倍受关注的石油燃料替代品，但因甲醇自身的一些物理化学特性，甲醇汽油在使用过程中存在有如下的缺点：甲醇与汽油互溶能力差、产品易分层、胶质含量大；对汽车中金属部件的腐蚀和对橡胶、塑料部件的溶胀；甲醇蒸汽压高、易汽化，在高温时易产生气阻；甲醇的汽化潜热高，低温时汽车的冷启动性能差；甲醇热值低，产品总体的动力性能差；甲醇添加量高时，需使用甲醇汽油专用发动机。除此之外，因受甲醇自身特性的限制，现有的甲醇汽油研究缺少理性发展的概念，甲醇汽油市场的发展存在盲目性。
乙醇生产原料的短缺、乙醇的多用途性能和乙醇燃烧动力不足，很大程度地削减了其作为车用替代燃料的发展。而二甲醚汽油因受二甲醚生产原料和生产途径的限制，很难研究和开发出经济性、整体化的二甲醚汽油生产线。
综上，现有的车用汽油替代燃料存在燃烧性能差、燃烧动力不足和生产成本高的缺点。
发明内容
针对现有技术的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种已知化合物乙酸甲酯用于生产车用汽油的新用途，经申请人多次实验证明，采用乙酸甲酯生产的车用汽油，其燃烧使用性能完全符合国家车用汽油标准，且原料资源充足。
为实现上述技术任务，本发明采取如下的技术解决方案：
乙酸甲酯用于制备车用汽油的应用。
所述的车用汽油由以下重量百分比的原料制成：乙酸甲酯：2％～60％、基础汽油：40％～98％，各原料的重量百分比之和为100％。
所述的车用汽油中还添加有馏程调节组分，该馏程调节组分的重量占所述乙酸甲酯和基础汽油总重量的10％～40％。
所述的馏程调节组分为石脑油、甲缩醛、石油醚和溶剂油中的一种或两种以上组合。
与现有技术相比，本发明的技术优点如下：
(1)以乙酸甲酯作为汽油的主要替代燃料开启了酯类汽油市场的大门，有效缓解了汽油资源短缺的问题。
(2)以乙酸甲酯作为主要的汽油替代燃料可提高汽油的燃烧效率，有效解决了甲醇汽油易分层、保质期短、替代比低、乙醇汽油动力不足的问题。
(3)两个摩尔的甲醇通过羰基化反应可产得一个摩尔的乙酸甲酯，本发明的乙酸甲酯车用汽油生产原料资源丰富且易于形成甲醇——乙酸——乙酸甲酯——乙酸甲酯车用汽油的低成本、一体化的生产线，同时很大程度地提高了甲醇的附加值。
(4)在不改变发动机结构及参数的情况下，任何一款汽油发动机可直接使用本发明的利用乙酸甲酯所制备车用汽油。在配制过程中，复配多种添加剂，可增加产品的均匀性和燃烧稳定性，同时增强发动机动力性。
(5)本发明的用乙酸甲酯所制备的车用汽油经奔驰、宝马、丰田、奥迪、三菱、帕萨特、雪佛莱、雪铁龙、现代、别克、捷达等数十种电喷与化油器汽车，经过长期的实验性应用，证明动力充足，运行状况良好；经陕西省能源质量监督检验所检验，该燃料各项指标均满足我国车用汽油标准，具有未来汽油的高辛烷值、高清洁性和能耗更低而动力更强的特点，并且该燃料通过汽车尾气的检测。
附图说明
图1为93#汽油和实施例5中的车用汽油的发动机外特性转矩曲线对比图；
图2为93#汽油和实施例5中的车用汽油的发动机外特性功率曲线对比图；
图3为93#汽油和实施例5中的车用汽油的发动机外特性有效热效率曲线对比图；
图4为93#汽油和实施例5中的车用汽油的2000r/min下的燃油消耗量(B)曲线对比图；
图5为93#汽油和实施例5中的车用汽油的2000r/min下的有效燃油消耗率曲线(be)对比图；
图6为93#汽油和实施例5中的车用汽油的3000r/min下的燃油消耗量(B)曲线对比图；
图7为93#汽油和实施例5中的车用汽油的3000r/min下的有效燃油消耗率曲线(be)对比图；
图8为93#汽油和实施例5中的车用汽油的2000r/min下的热效率曲线对比图；
图9为93#汽油和实施例5中的车用汽油的3000r/min下的热效率曲线对比图；
图10为93#汽油和实施例5中的车用汽油的2000r/min时催化器前HC排放对比图；
图11为93#汽油和实施例5中的车用汽油的2000r/min时催化器后HC排放对比图；
图12为93#汽油和实施例5中的车用汽油的3000r/min时催化器前HC排放对比图；
图13为93#汽油和实施例5中的车用汽油的3000r/min时催化器后HC排放对比图；
图14为93#汽油和实施例5中的车用汽油的2000r/min时催化器前CO排放对比图；
图15为93#汽油和实施例5中的车用汽油的2000r/min时催化器后CO排放对比图；
图16为93#汽油和实施例5中的车用汽油的3000r/min时催化器前CO排放对比图；
图17为93#汽油和实施例5中的车用汽油的3000r/min时催化器后CO排放对比图；
图18为93#汽油和实施例5中的车用汽油的2000r/min时催化器前NOx排放对比图；
图19为93#汽油和实施例5中的车用汽油的2000r/min时催化器后NOx排放对比图；
图20为93#汽油和实施例5中的车用汽油的3000r/min时催化器前NOx排放对比图；
图21为93#汽油和实施例5中的车用汽油的3000r/min时催化器后NOx排放对比图。
以下结合实施例与附图对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
目前，甲醇市场产能过剩，产品市场低糜，甲醇附加值过低，有悖于现代社会发展所要求的节能减排。甲醇现有的高经济效益出路或为出口或作为汽油的替代燃料，其中出口虽可给商家带来高额的利润，但却大大浪费了国内资源；因甲醇汽油的易分层、保质期短、替代比低等缺点，甲醇作为汽油的替代燃料的发展空间受到很大的限制。
基于对甲醇资源的有效利用、提高甲醇的附加值和改善甲醇汽油的燃烧性能，申请人经过多次的小、中、大实验，研究发现甲醇衍生物——乙酸甲酯不但可最大程度的利用甲醇资源，同时乙酸甲酯中不含有车用汽油不允许含有的锰、铅、苯、芳烃和硫等元素，且乙酸甲酯的辛烷值范围为101～108(因工业品纯度不同而略有差别)，可作为有效的汽油添加助剂型燃料。
以下是发明人给出的实施例，这些实施例是为了进一步理解本发明，本发明不限于这些实施例。
实施例1：
该实施例给出的车用汽油由以下重量百分比的原料组分制成：
乙酸甲酯：2％；
基础汽油：97.98％；
三乙胺：0.03％；
合计：100％。
该实施例给出的车用汽油是将上述原料混合均匀后制成，其中的三乙胺是用来调节车用汽油的酸碱值。
实施例2：
该实施例给出的车用汽油由以下重量百分比的原料组分制成：
乙酸甲酯：7％；
基础汽油：92.98％；
三乙胺：0.02％；
合计：100％。
该实施例给出的车用汽油是将上述原料混合均匀后制成，其中的三乙胺是用来调节车用汽油的酸碱值。
实施例3：
该实施例给出的车用汽油由以下重量百分比的原料组分制成：
乙酸甲酯：12％；
基础汽油：87.98％；
三乙胺：0.02％；
合计：100％。
该实施例给出的车用汽油是将上述原料混合均匀后制成，其中的三乙胺是用来调节车用汽油的酸碱值。
实施例4：
该实施例给出的车用汽油由以下重量百分比的原料组分制成：
乙酸甲酯：17％；
基础汽油：82.98％；
三乙胺：0.02％；
合计：100％。
该实施例给出的车用汽油由是将上述原料混合均匀后制成，其中的三乙胺是用来调节车用汽油的酸碱值。
实施例5：
该实施例给出的车用汽油由以下重量百分比的原料组分制成：
乙酸甲酯：23％；
基础汽油：76.98％；
三乙胺：0.02％；
合计：100％。
该实施例给出的车用汽油是将上述原料混合均匀后制成，其中的三乙胺是用来调节车用汽油的酸碱值。
实施例6：
该实施例给出的车用汽油由以下重量百分比的原料组分制成：
乙酸甲酯：25％；
基础汽油：74.98％；
三乙胺：0.02％；
合计：100％。
该实施例给出的车用汽油由是将上述原料混合均匀后制成，其中的三乙胺是用来调节车用汽油的酸碱值。
实施例7：
该实施例给出的车用汽油由以下重量百分比的原料组分制成：
乙酸甲酯：35％；
基础汽油：64.98％；
三乙胺：0.02％；
合计：100％。
该实施例给出的车用汽油由是将上述原料混合均匀后制成，其中的三乙胺是用来调节车用汽油的酸碱值。
实施例8：
该实施例给出的车用汽油由以下重量百分比的原料组分制成：
乙酸甲酯：45％；
基础汽油：54.98％；
三乙胺：0.01％；
合计：100％。
该实施例给出的车用汽油由是将上述原料混合均匀后制成，其中的三乙胺是用来调节车用汽油的酸碱值。
实施例9：
该实施例给出的车用汽油由以下重量百分比的原料组分制成：
乙酸甲酯：55％；
基础汽油：44.98％；
三乙胺：0.01％；
合计：100％。
该实施例给出的车用汽油由是将上述原料混合均匀后制成，其中的三乙胺是用来调节车用汽油的酸碱值。
实施例10：
该实施例给出的车用汽油由以下重量百分比的原料组分制成：
乙酸甲酯：60％；
基础汽油：39.98％；
三乙胺：0.01％；
合计：100％。
该实施例给出的车用汽油由是将上述原料混合均匀后制成，其中的三乙胺是用来调节车用汽油的酸碱值。
实施例11：
该实施例给出的车用汽油是在实施例2的车用汽油中添加有石脑油，所添加的石脑油的重量百分比为乙酸甲酯和基础汽油总重量的15％。
实施例12：
该实施例给出的车用汽油是在实施例4的车用汽油中添加有石油醚，所添加的石油醚的重量百分比为乙酸甲酯和基础汽油总重量的20％。
实施例13：
该实施例给出的车用汽油是在实施例5的车用汽油中添加有石脑油，所添加的石脑油的重量百分比为乙酸甲酯和基础汽油总重量的38％。
实施例14：
该实施例给出的车用汽油是在实施例7的车用汽油中添加有石脑油，所添加的石脑油的重量百分比为乙酸甲酯和基础汽油总重量的40％。
实施例15：
该实施例给出的车用汽油是在实施例5的车用汽油中添加有甲缩醛和石油醚，所添加的甲缩醛的重量百分比为乙酸甲酯和基础汽油总重量的12％，所添加的石油醚的重量百分比为乙酸甲酯和基础汽油总重量的23％。
实施例16：
该实施例给出的车用汽油是在实施例5的车用汽油中添加有石脑油、石油醚和溶剂油，所添加的石脑油的重量百分比为乙酸甲酯和基础汽油总重量的8％，所添加的石油醚的重量百分比为乙酸甲酯和基础汽油总重量的20％，所添加的溶剂油的重量百分比为乙酸甲酯和基础汽油总重量的11％。
实施例17：
该实施例给出的车用汽油是在实施例5的车用汽油中添加有石脑油、甲缩醛、石油醚和溶剂油，所添加的石脑油的重量百分比为乙酸甲酯和基础汽油总重量的8％，所添加的甲缩醛的重量百分比为乙酸甲酯和基础汽油总重量的10％，所添加的石油醚的重量百分比为乙酸甲酯和基础汽油总重量的10％，所添加的溶剂油的重量百分比为乙酸甲酯和基础汽油总重量的12％。
申请人随机抽取上述实施例5、实施例7、实施例10和实施例16所提供的车用汽油送至陕西省能源质量监督检验所进行检验，最终检验结果如下：
陕西省能源质量监督检验所对实施例5所提供的车用汽油的检验结果见表1。
表1
实施例5的车用汽油经奔驰、宝马、丰田、奥迪、三菱、帕萨特、雪佛莱、雪铁龙、现代、别克、捷达电喷与化油器汽车半年时间的实验性应用，证明在燃烧该实施例所提供的车用汽油时，车辆动力充足、运行状况良好。
陕西省能源质量监督检验所对实施例7所提供的车用汽油的检验结果见表2。表2
实施例7的车用汽油经奔驰、宝马、丰田、奥迪、三菱、帕萨特、雪佛莱、雪铁龙、现代、别克、捷达电喷与化油器汽车半年时间的实验性应用，证明在燃烧该实施例所提供的车用汽油时，车辆动力充足、运行状况良好。
陕西省能源质量监督检验所对实施例10所提供的车用汽油的检验结果见表3。
表3
实施例10的车用汽油经奔驰、宝马、丰田、奥迪、三菱、帕萨特、雪佛莱、雪铁龙、现代、别克、捷达电喷与化油器汽车半年时间的实验性应用，证明在燃烧该实施例所提供的车用汽油时，车辆动力充足、运行状况良好。
陕西省能源质量监督检验所对实施例16所提供的车用汽油的检验结果见表4。
表4
实施例16的车用汽油经奔驰、宝马、丰田、奥迪、三菱、帕萨特、雪佛莱、雪铁龙、现代、别克、捷达电喷与化油器汽车半年时间的实验性应用，证明在燃烧该实施例所提供的车用汽油时，车辆动力充足、运行状况良好。
申请人将上述实施例5所提供的车用汽油送至西安交通大学内燃机研究所进行该实施例车用汽油和93#汽油的发动机性能对比试验，对比发动机的动力性、经济性与排放性能，其中排放指标为三效催化器前后指标，具体试验方法与结果如下：
试验仪器设备：
JL368Q3汽油机，该汽油机为3缸直列、四冲程、水冷型发动机，缸径×行程为68.5×72mm，总排量0.796升。电喷系统型号为BOSCHM1.5.4P多点燃料喷射控制系统。
测功机为DW63型电涡流测功机，发动机的测功及控制系统为长沙普联动力测试仪器公司制造的FC2000发动机测控系统。发动机的废气排放分析使用日本堀场(HORIBA)MEXA-7100DEGR气体排放分析仪，分别测定了2000r/min、3000r/min不同负荷条件时催化器前后HC、CO和NOx的排放，其中标定用气体排放标准气规格参数等见表5。
表5各种标准气体的技术参数
| 标准气 | 浓度 | 平衡气 |
| 氮气 | 99.999％ | |
| 氧气 | 99.999％ | |
| 空气 | 氧气21％ | 氮气79％ |
| 丙烷 | 1.01％ | 氮气 |
| 甲烷 | 2.5％ | 氮气 |
| 一氧化氮 | 4684ppm | 氮气 |
| 一氧化碳 | 4498ppm | 氮气 |
| 一氧化碳 | 9.01％ | 氮气 |
| 二氧化碳 | 17.9％ | 氮气 |
| 氢气 | 40.01％ | 氮气 |
发动机试验结果及分析：
根据试验目的，分别就所提供的93#汽油和实施例5的车用汽油进行了发动机外特性及2000r/min和3000r/min两种转速下的负荷特性试验。
1发动机外特性比较
保持发动机的节气门全开，记录发动机的转矩和转速工况，并测量该工况下发动机消耗一定量的燃油所需要的时间，由此计算发动机的功率和有效热效率。
参见图1至图3，发动机的试验结果表明，燃用实施例5的车用汽油时，发动机的动力与燃用93#汽油时的相当，有效热效率增加。
2发动机负荷特性比较
发动机测控系统设定为恒转速控制模式，在同一转速下，由小到大逐步增加发动机的负荷(转矩)，记录发动机的转矩，测量燃油消耗量及时间，分别计算出不同转速工况下的燃油消耗率等参数，并同时测量发动机在该负荷特性下催化器前后的HC、CO和NOx排放。
2.1经济性
图4、5、6、7所示为2000r/min和3000r/min不同负荷工况下的燃油消耗量(B)和有效燃油消耗率曲线(be)。图8和图9分别是发动机的有效热效率(ηet)。试验结果显示，发动机燃用实施例5中的车用汽油时，由于燃料的热值低，发动机的耗油量和燃油消耗率有所增加，但有效热效率均有所改善。
2.2排放特性
(1)HC排放特性
发动机分别燃用实施例5的车用汽油和93#汽油时，催化器前后发动机的未燃碳氢(HC)排放降低如图10、11、12、13所示。
(2)CO排放特性
发动机分别燃用实施例5中的车用汽油和93#汽油时，催化器前后发动机的一氧化碳(CO)排放如图14、15、16、17所示。
(3)NOx排放特性
发动机分别燃用实施例5中的车用汽油和93#汽油时，催化器前后发动机的氮氧化物(NOx)的排放如图18、19、20、21所示。
发动机的排放试验结果表明，燃用试验样品燃料时，发动机催化器前后HC、CO和NOx排放均有较大的降低。
通过上述对发动机试验数据分析可以得出以下结论：
(1)发动机燃用该样品时在全部转速负荷范围内运转平稳。
(2)发动机外特性功率和转矩等动力性参数与燃用汽油相比未见降低。
Claims (4)
1.乙酸甲酯用于制备车用汽油的应用。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的车用汽油由以下重量百分比的原料制成：乙酸甲酯：2％～60％、基础汽油：40％～98％，各原料的重量百分比之和为100％。
3.如权利要求2所述的车用汽油，其特征在于，所述的车用汽油中还添加有馏程调节组分，该馏程调节组分的重量占所述乙酸甲酯和基础汽油总重量的10％～40％。
4.如权利要求3所述的车用汽油，其特征在于，所述的馏程调节组分为石脑油、甲缩醛、石油醚和溶剂油中的一种或两种以上组合。
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