CN102719285A - 一种相稳定剂及其添加相稳定剂的甲醇汽油 - Google Patents

Abstract

本发明属于化工技术领域，具体地说是一种相稳定剂及其添加相稳定剂的甲醇汽油。相稳定剂为环氧烷烃类化合物。添加相稳定剂的甲醇汽油由汽油、甲醇、相稳定剂、防腐剂和清洁剂组成，按质量百分比为：汽油30-70％、甲醇20-60％、相稳定剂5-15％、防腐蚀剂0.5-5％、清洁剂0.5-5％。本发明涉及的甲醇汽油，甲醇添加量介于20-60％，在尽可能提高甲醇比例同时，有效克服了甲醇汽油吸水易分层，低温醇油分离等问题。

Description

一种相稳定剂及其添加相稳定剂的甲醇汽油

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体地说是一种相稳定剂及其添加相稳定剂的甲醇汽油。 

背景技术

化石资源短缺，环境污染加剧，能源问题和环境问题成为困扰人类生存发展的重要问题，已引起世界各国的广泛关注。另一方面，汽车的广泛普及对燃料提出了巨大的需求，不合理的燃料利用也带来了很多环境问题。因此，从能源和环境角度出发需要寻找更合适的能源替代品。 

甲醇是一种良好的能源替代品，含氧量高，辛烷值高，燃烧热值高，抗爆性好，使用甲醇汽油还可以有效降低汽车CO和HC（碳氢化合物）的排放。同时，甲醇可由生物质、煤炭、天然气等原料转化获得，来源广泛，生产成本低。甲醇汽油在此背景下应运而生。低比例的甲醇汽油中甲醇含量一般介于10-30%，在推广中出现因甲醇饱和蒸汽压高导致高温天气加油站不出油和汽车加油行驶出现颤动的问题，严重制约其在南方地区的推广。同时，低比例掺杂燃烧的主要部分还是汽油，甲醇替代率不高。高比例甲醇汽油甲醇含量一般介于30-80%，使用前一般需要改装汽车发动机，用户投资成本高，限制了其推广使用。同时，甲醇极易吸水导致甲醇和汽油分层，且分层受温度影响明显。南方雨季空气湿润，北方冬季气温偏低都会导致甲醇汽油的分层而限制其推广应用。 

有关甲醇汽油已有很多报道，内容涉及添加剂的种类以及甲醇汽油的制备方法。添加剂主要涉及C5-C8正构醇或异构醇、醚类化合物、酯类物质等。一般存在合成成本较高，添加剂组分复杂性质不稳定等问题。 

发明内容

本发明的目的在于提供克服甲醇汽油存在的遇水易分层等常见技术难题的一种相稳定剂及其添加相稳定剂的甲醇汽油。 

为实现上述目的，本发明采用技术方案为： 

一种相稳定剂，相稳定剂为环氧烷烃类化合物。 

所述环氧烷烃类化合物为二元醇和醛类物质缩合而成。 

按质量比为1:(0.4-3.2)的醛类与二元醇在超强酸下60-180℃，缩合1-10h，获得主要含环氧烷烃类化合物的混合物； 

所述二元醇为乙二醇、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、1,2-戊二醇、1,2-己二醇中的一种或几种； 

所述醛类物质为多聚甲醛、甲醛水溶液、乙醛水溶液、三聚甲醛、三聚乙醛中的一种或几种。 

按质量比为1:(0.4-3.2)的醛类与二元醇在过量的浓硫酸，磷钨酸、SO₄ ^2--ZrO₂或NafionSAC-13的超强酸下60-180℃，缩合1-10h得到含环氧烷烃类化合物的混合物，所得混合物在70-180℃精馏提取环氧烷烃类化合物馏分。 

所述含环氧烷烃类化合物的混合物加盐精馏在70-180℃提取环氧烷烃类化合物馏分，同时滤除副产物馏分，剩余未反应原料循环回反应釜重新反应。 

添加相稳定剂的甲醇汽油，添加相稳定剂的甲醇汽油由汽油、甲醇、相稳定剂、防腐剂和清洁剂组成，按质量百分比为：汽油30-70%、甲醇20-60%、相稳定剂5-15%、防腐蚀剂0.5-5%、清洁剂0.5-5%。 

具体为： 

1）将防腐剂和清洁剂溶解，溶解后再加入到相稳定剂中，搅拌均匀后获得相稳定剂、防腐剂和清洁剂的混合物，密封保存，待用； 

2）按比例将甲醇与汽油加入搅拌釜内，充分搅拌条件下缓慢加入上述相稳定剂、防腐剂和清洁剂的混合物，获得成品液体燃料。 

所述步骤1）和2）中搅拌混合在氮气保护下进行。所述的防腐剂为亚硝酸钠、磷酸二氢钠、N,N-二亚水杨基丙二胺或磺酸盐，清洁剂为碳酸二甲酯或1,4-二氧六环。 

本发明与相关技术比较优势在于： 

1.本发明涉及的环氧烷烃类相稳定剂为一种新型的燃料添加剂，制备原料廉价易得，其中二醇类原料还具有生物可再生性。 

2.本发明涉及的甲醇汽油，甲醇添加量介于20-60%，在尽可能提高甲醇比例同时，有效克服了甲醇汽油吸水易分层，低温醇油分离等问题。 

3.本发明涉及的相稳定剂生产工艺简单，合成和分离成本低，操作技术易于掌握。甲醇汽油混合制备过程简单，设备投资费用低。 

4.本发明制备的甲醇汽油实际应用时无需改装发动机，燃料辛烷值高于市售汽油。 

5.本发明涉及的相稳定剂不含铅、铁、锰等任何金属型化合物，制备过程清洁，环境污染小。 

具体实施方式

以下通过实施例进一步说明本发明实施方式，但本发明的保护范围不限于实施例所列的内容。 

实施例1 

甲醛水溶液300g、乙二醇250g、NafionSAC-13超强酸（萘烷全氟化物离子交换树脂，百灵威科技）10g加入反应釜中，利用氮气置换出釜内空气，搅拌条件下升温到115℃，反应2h后自然冷却至室温。 

液体常压蒸馏收集70-78℃馏分，继续升温至120℃分离少量副产物，剩余未蒸出液体返回反应釜添加原料后继续反应。收集的70-78℃共沸馏分 利用加盐精馏获得水分在100ppm以下的环氧烷烃化合物（相稳定剂）。产物性质见表1。 

表1  合成的环氧烷烃化合物性质 

实施例2 

多聚甲醛120g、混合二元醇（主要成分按质量比为1,2-丙二醇43%、乙二醇15%、1,2-丁二醇4%、1,2-戊二醇2%和1,2-己二醇2%，其余为水分）250g、磷钨酸10g加入反应釜中，利用氮气置换出釜内空气，搅拌条件下升温到135℃，反应4h后自然冷却至室温。 

液体常压蒸馏收集70-85℃馏分，继续升温至140℃去除反应液中少量副产物，剩余未蒸出液体返回反应釜调配原料比例继续反应。收集的70-85℃共沸馏分利用精馏获得水分在100ppm以下的含环氧烷烃化合物的混合物（相稳定剂）,产物重180g。 

实施例3 

将10g亚硝酸钠、14g N,N-二亚水杨基丙二胺和20g碳酸二甲酯加入60mL丙酮中，搅拌直至完全溶解。加入至实施例2中提及的含环氧烷烃化合物的混合物（相稳定剂）中，搅拌直至混合均匀，获得相稳定剂、防腐剂以及清洁剂的混合物，密封保存。 

93^#纯汽油和甲醇按照质量比65:35在反应釜中混合，利用氮气置换出釜内空气，搅拌条件下缓慢加入占混合油质量10%的上述相稳定剂、防腐剂以及清洁剂的混合物，持续搅拌获得成品甲醇汽油。甲醇及汽油常见物化性质见表2。 

表2  甲醇及汽油常见物化性质 

实施例4 

实例3方法制备的甲醇汽油，控制相稳定剂、防腐剂以及清洁剂混合物的添加量，制备质量百分比（混合物占甲醇和汽油总重）分别为0%（A）、5%（B）、10%（C）、15%（D）的4类甲醇汽油。将上述所得4类甲醇汽油再分别加入一定量的水，控制水质量百分比（水占甲醇汽油总重）0.5%（a）和2%（b），取相同体积不同水含量、不同相稳定剂添加量的样品进行温度变化混溶性测试，结果如表3所示： 

表3不同温度下相稳定剂量及水含量对甲醇汽油混溶性影响 

溶：表示混合体系呈现良好的均一性；不：表示体系分层或出现不透明现象。 

Claims (9)

1.一种相稳定剂，其特征在于：相稳定剂为环氧烷烃类化合物。

2.按权利要求1所述的相稳定剂，其特征在于：所述环氧烷烃类化合物为二元醇和醛类物质缩合而成。

3.按权利要求1或2所述的相稳定剂，其特征在于：按质量比为1:(0.4-3.2)的醛类与二元醇在超强酸下60-180℃，缩合1-10h，获得主要含环氧烷烃类化合物的混合物；

所述二元醇为乙二醇、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、1,2-戊二醇、1,2-己二醇中的一种或几种；

所述醛类物质为多聚甲醛、甲醛水溶液、乙醛水溶液、三聚甲醛、三聚乙醛中的一种或几种。

4.按权利要求3所述的相稳定剂，其特征在于：按质量比为1:(0.4-3.2)的醛类与二元醇在过量的浓硫酸，磷钨酸、SO₄ ^2--ZrO₂或Nafion SAC-13的超强酸下60-180℃，缩合1-10h得到含环氧烷烃类化合物的混合物，所得混合物在70-180℃精馏提取环氧烷烃类化合物馏分。

5.按权利要求4所述的相稳定剂，其特征在于：所述含环氧烷烃类化合物的混合物加盐精馏在70-180℃提取环氧烷烃类化合物馏分，同时滤除副产物馏分，剩余未反应原料循环回反应釜重新反应。

6.一种权利要求1所述的添加相稳定剂的甲醇汽油，其特征在于：添加相稳定剂的甲醇汽油由汽油、甲醇、相稳定剂、防腐剂和清洁剂组成，按质量百分比为：汽油30-70％、甲醇20-60％、相稳定剂5-15％、防腐蚀剂0.5-5％、清洁剂0.5-5％。

7.按权利要求6所述的添加相稳定剂的甲醇汽油的制备方法，其特征在于：

1）将防腐剂和清洁剂溶解，溶解后再加入到相稳定剂中，搅拌均匀后获得相稳定剂、防腐剂和清洁剂的混合物，密封保存，待用；

2）按比例将甲醇与汽油加入搅拌釜内，充分搅拌条件下缓慢加入上述相稳定剂、防腐剂和清洁剂的混合物，获得成品液体燃料。

8.按权利要求7所述的添加相稳定剂的甲醇汽油的制备方法，其特征在于：所述步骤1）和2）中搅拌混合在氮气保护下进行。

9.按权利要求7所述的添加相稳定剂的甲醇汽油的制备方法，其特征在于：所述的防腐剂为亚硝酸钠、磷酸二氢钠、N,N-二亚水杨基丙二胺或磺酸盐，清洁剂为碳酸二甲酯或1,4-二氧六环。