CN102977937A

CN102977937A - 一种车用混合燃油

Info

Publication number: CN102977937A
Application number: CN2012105199421A
Authority: CN
Inventors: 占小玲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2013-03-20

Abstract

一种车用混合燃油，属于液体代用燃料领域，它由缩醛、醚5-75％，醚、呋喃、酯2-28％，燃油16-93％组成。本发明是以甲醇和甲醛为主要原料，配与乙醇、甘油、环氧乙烷在常温常压下进行缩醛和乙氧基化混合反应，生成一种不需添加助溶剂就能与汽油柴油相溶的缩醛、醚，用于调制车用混合燃油。从而克服了甲醇汽柴油易吸湿和遇水低温分层及冷起动差、热值不足等应用中的技术难题。本发明的主要原料甲醇、甲醛价格低廉、来源十分广泛，具有成本低、效益高、制备易、性能好等实用价值及特点，是甲醇汽柴油的创新产品，为甲醇汽油、甲醇柴油的推广应用创造了实用条件，具有广阔的应用前景。

Description

一种车用混合燃油

一、技术领域

本发明涉及一种车用液体代用燃料领域，特别涉及一种车用混合燃油。

二、背景技术

油价一路走高，全球惊呼油荒。为了应对石油紧张局势，寻找车用代用燃料成为世界各国的研究热点，尤其是近年来发展甲醇车用燃料更是重中之重。在我国甲醇汽柴油已由研究进入试用阶段，对缓解石油紧张起到重要作用。但通过实践证明，由于甲醇不具有油溶性，需加助溶剂才可与汽柴油互溶，甲醇汽柴油在运输、储存、使用上都必须防水。这就造成应用中的很大难题，如南方气候潮湿，易造成甲醇燃料分层；在北方冬季气温低，低温下同样造成甲醇燃料分层，使甲醇燃料不能正常使用。因此，甲醇的非油溶性质，制约了甲醇汽柴油的发展。如何改变甲醇可溶于油的研究成为当前世界的重大课题，针对甲醇的变性使之成为稳定的甲醇汽柴油，已产生了一些专利及成果。如CN86104230B和CN101665728B发明专利，都公开了采用甲醇的衍生物二甲氧基甲烷(甲缩醛)作为甲醇汽油的添加剂，产生了积极有效的作用，但由于二甲氧基甲烷沸点低易挥发损失和产生气阻，在配方中分别使用了苯10-18％和焦化混合苯7-20％，据目前国内市场企业生产的焦化混合苯产品，苯占80％的高比例(见其它证明文件：焦化混合苯含量)，按此计算，苯在汽油中所占比例高达5.6-16％。苯剧毒，又是公认的致癌物，车用无铅汽油国家标准中规定苯的含量不大于2.5％，因此，使用受到限制。又如CN101892097A和CN102268304A发明专利，分别公开了使用粗品甲缩醛(二甲氧基甲烷)作为含甲醇的汽油组分和柴油的方法，对甲醇的使用起到助溶和防止分层的作用，但其步骤只是对粗品的脱水提纯，并非是用甲醇与甲醛直接合成的甲缩醛；再如CN101541929A的发明专利，公开了利用生产生物柴油的副产品甘油合成甘油缩甲醛的脂肪酸酯的方法，这对充分利用甘油作为替代燃油有较好的作用，但并未应用到石油燃料的甲醇汽柴油中。

三、发明内容

本发明的目的是针对现有甲醇汽柴油技术的不足，提供一种制备简单、成本低、性能高、能解决甲醇与汽柴油不需添加助溶剂即可互溶、吸潮和低温不分层的一种车用混合燃油。

解决上述问题采用的技术方案一种车用混合燃油，是由以下重量百分比的组分组成：缩醛、醚5-75％，醚、呋喃、酯2-28％，燃油16-93％。

所述的缩醛、醚组成及重量百分比如下：甲缩醛5-80％、乙缩醛3-15％、甘油甲缩醛2-35％、乙二醇甲醚8-65％；缩醛、醚的合成原料组成及重量百分比如下：甲醇28.4-45.4％、37％的甲醛14.8-42.1％、乙醇1.8-9％、甘油1.5-25.4％、环氧乙烷5-30％；缩醛、醚的合成条件如下：催化剂HZSM-5分子筛，按原料重量百分比加入1-6％、合成温度15-150℃、合成压力为常压、合成时间为2-5小时。

所述的醚、呋喃、酯为甲基叔丁基醚、二甲基呋喃、聚甲醛二甲醚、乙酰丙酸甲酯任选一种。

所述的燃油为石脑油、200^#溶剂油、汽油、蜡油、柴油、重柴油任选一种。

一种车用混合燃油，其制备方法如下：(1)、缩醛、醚的合成：先向反应釜中加入甲醇和催化剂，再滴加环氧乙烷，边搅拌边反应，加完后再分别向反应釜中加入乙醇、37％的甲醛、甘油，继续搅拌反应，反应结束后，先经精馏，分别单独收集42-43℃馏分为甲缩醛、88-90℃馏分为乙缩醛、124-125℃馏分为乙二醇甲醚、193-195℃馏分为甘油甲缩醛，然后进行配制而成；(2)、一种车用混合燃油的制备：先向调合罐中加入缩醛、醚，然后分别加入醚、呋喃、酯和燃油，搅拌均匀即得产品。

本发明的技术方案其主要优点如下：

(1)、改变现有技术甲醇转化为缩醛、醚产品的单个合成工艺。按目前生产甲缩醛、乙缩醛、甘油甲缩醛、乙二醇甲醚四个产品，常规必须独个生产，而且使用无机酸(硫酸)和路易斯酸作催化剂，存在腐蚀和分离问题。本发明使用固体酸催化剂，将多个产品结合一起混合生产，由多道工序改变为一道工序，催化剂不用分离即可反复使用，因此，节省能源、减少排放、降低成本、节约投资。其反应机理如下：

甲醇、乙醇、甘油分别与甲醛的反应为缩醛反应，而甲醇与环烷乙烷的反应为乙氧基化反应。缩醛反应是在酸性催化剂作用下发生亲核加成反应生成半缩醛，下面以甲醇和甲醛反应为例：

生成的半缩醛在H⁺作用下，失去一分子，形成正碳离子，再与一分子甲醇作用，生成稳定的甲缩醛：

总的反应式可写成：

乙醇、甘油与甲醛反应机理和甲醇一样，反应式为：

上式反应中虽未直接用到甲醇，但甲醛系甲醇衍生物，甘油系生物柴油过剩的副产品，市场价格十分低廉，有极高的利用价值，是一种有前途的新型生物质能。

甲醇与环氧乙烷的乙氧基化反应为：

(2)、改变甲醇的非油溶性质，由甲醇转化的缩醛、醚可任意比例与汽油和柴油互溶，调合性好，不需添加昂贵的助溶剂，同时吸湿和低温下也不会分层。

(3)、改变和缓解对石油的依赖性，利用甲醇和生物柴油的副产甘油转变为车用燃油，增加汽油柴油的含氧量，对节能减排产生积极作用。二甲基呋喃、乙酰丙酸甲酯为农副产品转化的糖与甲醇的合成产物，聚甲醛二甲醚同样是由甲醇和甲醛转化的产品，其来源广泛，甲醇、甲醛成本低，而且都是非石油的再生能源。

(4)、改变传统车用燃料的含硫、氮、苯等有害物质，本发明的车用混合燃油中合成的缩醛、醚不含硫、氮和苯，对保护环境和健康有利，属于绿色、环保、清洁的可再生能源，是国家鼓励发展的新型替代燃料。

(5)、改变甲缩醛的沸点低、辛烷值低和蒸发损失大、动力下降及产生气阻等不足，缩醛、醚混合物中有低沸点的甲缩醛、乙缩醛，也有中沸点的乙二醇甲醚和高沸点的甘油甲缩醛，调整沸点分散均匀，对燃烧有利。混合物中的醛醚基与甲醇的羟基形成氢键，可使甲醇汽油的第一滴(即初馏点)温度升高，从而改变蒸汽压，有效的解决气阻和蒸发损失等问题。

缩醛、醚中的甲缩醛又称二甲氧基甲烷，沸点42.3℃；乙缩醛也称二乙氧基甲烷、甲醛脂，沸点89℃；乙二醇甲醚，沸点124-125℃；甘油甲缩醛，沸点193-195℃：HZSM-5分子筛为国产固体酸催化剂，国内均有售。

四、具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明，但本发明不局限于这些实施例。

实施例1

一种车用混合燃油，是由以下重量百分比组分组成：缩醛、醚10％，醚、呋喃、酯20％，燃油70％。

所述的缩醛、醚组成及重量百分比如下：甲缩醛80％、乙缩醛10％、甘油甲缩醛2％、乙二醇甲醚8％；缩醛、醚的合成原料组成及重量百分比如下：甲醇45.4％、37％的甲醛41.2％、乙醇6％、甘油1.5％、环氧乙烷5％；缩醛、醚的合成条件如下：HZSM-5按原料重量百分比加入1％、合成温度15℃、合成压力为常压、合成时间为2小时。

所述的醚、呋喃、酯为甲基叔丁基醚；燃油为石脑油。

一种车用混合燃油，其制备方法如下：

(1)、缩醛、醚的合成：先向反应釜中加入甲醇和催化剂，再滴加环氧乙烷，边搅拌边反应，加完后再分别向反应釜中加入乙醇、37％的甲醛、甘油，继续搅拌反应，反应结束后，先经精馏，分别单独收集42-43℃馏分为甲缩醛、88-90℃馏分为乙缩醛、124-125℃馏分为乙二醇甲醚、193-195℃馏分为甘油甲缩醛，然后进行配制而成；(2)、一种车用混合燃油的制备：先向调合罐中加入缩醛、醚，然后分别加入醚、呋喃、酯和燃油，搅拌均匀即得产品。

实施例2

一种车用混合燃油，是由以下重量百分比组分组成：缩醛、醚40％，醚、呋喃、酯15％，燃油45％。

所述的缩醛、醚组成及重量百分比如下：甲缩醛75％、乙缩醛13％、甘油甲缩醛3％、乙二醇甲醚9％；缩醛、醚的合成原料组成及重量百分比如下：甲醇42.4％、37％的甲醛40.5％、乙醇7.8％、甘油2.3％、环氧乙烷7％；缩醛、醚的合成条件如下：HZSM-5按原料重量百分比加入2％、合成温度25℃、合成压力为常压、合成时间为2小时50分钟。

所述的醚、呋喃、酯为二甲基呋喃；燃油为200^#溶剂油。

一种车用混合燃油，其制备方法同实施例1。

实施例3

一种车用混合燃油，是由以下重量百分比组分组成：缩醛、醚72％，醚、呋喃、酯12％，燃油16％。

所述的缩醛、醚组成及重量百分比如下：甲缩醛70％、乙缩醛15％、甘油甲缩醛5％、乙二醇甲醚10％；缩醛、醚的合成原料组成及重量百分比如下：甲醇37％、37％的甲醛41.2％、乙醇9％、甘油3.8％、环氧乙烷9％；缩醛、醚的合成条件如下：HZSM-5按原料重量百分比加入3％、合成温度35℃、合成压力为常压、合成时间为3小时。

所述的醚、呋喃、酯为甲基叔丁基醚；燃油为汽油。

一种车用混合燃油，其制备方法同实施例1。

实施例4

一种车用混合燃油，是由以下重量百分比组分组成：缩醛、醚5％，醚、呋喃、酯2％，燃油93％。

所述的缩醛、醚组成及重量百分比如下：甲缩醛5％、乙缩醛5％、甘油甲缩醛25％、乙二醇甲醚65％；缩醛、醚的合成原料组成及重量百分比如下：甲醇28.4％、37％的甲醛19.7％、乙醇3％、甘油18.9％、环氧乙烷30％；缩醛、醚的合成条件如下：HZSM-5按原料重量百分比加入4％、合成温度70℃、合成压力为常压、合成时间为3小时30分钟。

所述的醚、呋喃、酯为聚甲醛二甲醚；燃油为蜡油。

一种车用混合燃油，其制备方法同实施例1。

实施例5

一种车用混合燃油，是由以下重量百分比组分组成：缩醛、醚50％，醚、呋喃、酯28％，燃油22％。

所述的缩醛、醚组成及重量百分比如下：甲缩醛10％、乙缩醛4％、甘油甲缩醛30％、乙二醇甲醚56％；缩醛、醚的合成原料组成及重量百分比如下：甲醇35.2％、37％的甲醛14.8％、乙醇2.4％、甘油22.6％、环氧乙烷25％；缩醛、醚的合成条件如下：HZSM-5按原料重量百分比加入5％、合成温度110℃、合成压力为常压、合成时间为4小时。

所述的醚、呋喃、酯为乙酰丙酸甲脂；燃油为柴油。

一种车用混合燃油，其制备方法同实施例1。

实施例6

一种车用混合燃油，是由以下重量百分比组分组成：缩醛、醚75％，醚、呋喃、酯5％，燃油20％。

所述的缩醛、醚组成及重量百分比如下：甲缩醛15％、乙缩醛3％、甘油甲缩醛35％、乙二醇甲醚47％；缩醛、醚的合成原料组成及重量百分比如下：甲醇36.6％、37％的甲醛15.2％、乙醇1.8％、甘油25.4％、环氧乙烷21％；缩醛、醚的合成条件如下：HZSM-5按原料重量百分比加入6％、合成温度150℃、合成压力为常压、合成时间为5小时.

所述的醚、呋喃、酯为聚甲醛二甲醚；燃油为重柴油。

一种车用混合燃油，其制备方法同实施例1。

用本发明实施例5生产的工业产品，经中国矿井采掘机械质量监督检测中心台架排放试验，检测结果如下：

(1)、功率、油耗与10^#柴油相当；(2)、排放CO、HC、NO_X在国家标准限值之内，并比10^#柴油降低10-60％以上，烟度值降低1.1波许单位。

用本发明实施例4生产的工业产品，经国家石油产品监督检验中心检验，其质量达到GB252-2000轻柴油国家标准，检测结果如下：

用本发明实施例3生产的工业产品，经国家石油产品监督检验中心检验，其质量达到GB17930-1999车用无铅汽油国家标准，检测结果如下：

本发明的其它实施例生产的工业产品，经检验均可达到国家汽油和柴油标准。通过在汽油车和柴油车上使用近三年15万公里，各种性能与国标汽柴油相当，从未出现过质量问题，司机反映与使用国标汽柴油相似，起动性、动力性、加速性都较好，没有发生过因吸湿和低温分层现象，完全可以替代车用燃油。因此，本发明是一种较好的以甲醇为主的转化车用燃料，既节能减排又成本低、性能好，是甲醇汽油和甲醇柴油的创新产品，可缓解甲醇汽柴油在使用中因吸湿和低温下的分层问题，具有十分广泛的应用价值。

Claims

1.一种车用混合燃油，其特征是由以下重量百分比组分组成：缩醛、醚5-75％，醚、呋喃、酯2-28％，燃油16-93％；其特征是所述的缩醛、醚组成及重量百分比如下：甲缩醛5-80％、乙缩醛3-15％、甘油甲缩醛2-35％、乙二醇甲醚8-65％；其特征是所述的缩醛、醚的合成原料组成及重量百分比如下：甲醇28.4-45.4％、37％的甲醛14.8-42.1％、乙醇1.8-9％、甘油1.5-25.4％、环氧乙烷5-30％；其特征是所述的缩醛、醚的合成条件如下：催化剂HZSM-5分子筛，按原料重量百分比加入1-6％、合成温度15-150℃、合成压力为常压、合成时间为2-5小时；其特征是所述的醚、呋喃、酯为甲基叔丁基醚、二甲基呋喃、聚甲醛二甲醚、乙酰丙酸甲酯任选一种；其特征是所述的燃油为石脑油、200^#溶剂油、汽油、蜡油、柴油、重柴油任选一种。

2.根据权利要求1所述的一种车用混合燃油，其特征是制备方法如下：(1)、缩醛、醚的合成：先向反应釜中加入甲醇和催化剂，再滴加环氧乙烷，边搅拌边反应，加完后再分别向反应釜中加入乙醇、37％的甲醛、甘油，继续搅拌反应，反应结束后，先经精馏，分别单独收集42-43℃馏分为甲缩醛、88-90℃馏分为乙缩醛、124-125℃馏分为乙二醇甲醚、193-195℃馏分为甘油甲缩醛，然后进行配制而成；(2)、一种车用混合燃油的制备：先向调合罐中加入缩醛、醚，然后分别加入醚、呋喃、酯和燃油，搅拌均匀即得产品。