CN103205294A

CN103205294A - 一种以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料及其生产工艺

Info

Publication number: CN103205294A
Application number: CN2013101119155A
Authority: CN
Inventors: 杨成德
Original assignee: Chien Shiung Institute of Technology
Current assignee: Chien Shiung Institute of Technology
Priority date: 2013-04-02
Filing date: 2013-04-02
Publication date: 2013-07-17

Abstract

本发明提供了一种以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料，它包括甲烷和抗爆添加剂，其特征在于：所述复合汽油燃料还包括纳米煤，以质量百分比计，其原料配方包括如下组分：（1）纳米煤 20-48%；（2）甲烷气体或液化天然气 50-75%；（3）抗爆添加剂 0.1-2%。本发明还提供了一种以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料的生产工艺。本发明以纳米煤和甲烷为主经过加工处理制备成复合汽油燃料，其生产工艺合理，成本低廉，生产的复合汽油燃料可以很好的替代机动车用汽油等燃料，替代优势明显，同时减少环境污染，以及缓解能源危机。

Description

一种以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种复合汽油燃料及其生产工艺，具体涉及一种以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料及其生产工艺。

背景技术

石油工业堪称世界经济发展的命脉。随着人类年复一年地开采石油，常规原油的可采储量仅剩1500亿吨，而目前全球原油年产量己达30亿吨，如此算来，常规油的枯竭之日己不十分遥远，能源危机已经成为一个世界性的问题。

汽油是一种从石油里分馏或裂化、裂解出来的具有挥发性、可燃性的烃类混合物液体，车用燃料，具特殊臭味，易挥发，易燃，主要成分为C4～C12脂肪烃和环烃类，并含少量芳香烃和硫化物。汽油的等级是按辛烷值划分的，辛烷值高，抗爆性好。汽油的90%馏出温度和干点表示汽油中不能完全蒸发和不能完全燃烧的重质油馏分的含量，这两个温度低，表示其中不能完全蒸发的重质组分少，能够完全燃烧。反之，表示重质组分多，汽油不能完全蒸发和燃烧。这样，就会增加汽油消耗量，甚至稀释润滑油，增加机件磨损。一般说，燃料90%馏出温度低些好,但也不能太低，以至于缺少重组分致使燃料功能不完善。但是，汽油在燃烧过程中造成了严重的大气污染。目前，城市空气污染源中约有70%来自汽车的废气排放。因此，为了节约能源，同时也为了保护环境，有必要使用一种新燃料来代替汽油。

天然气甲烷含量一般在90%以上，是一种很好的汽车发动机燃料。目前，天然气被世界公认为是最为现实和技术上比较成熟的车用汽油、柴油的代用燃料。使用天然气作为汽车燃料，可以大大降低汽车的排放污染，天然气的价格比汽油和柴油低得多因此其运营成本也大大降低，同时天然气的辛烷值高，可达130，比目前最好的96号汽油辛烷值高得多，抗爆性能好。

虽然天然气的辛烷值在122-130之间，是良好的车用燃料，但在使用过程中发现该燃料驱动的车辆在爬坡时动力明显不足，用馏程的90%点含量分析，燃料中重组分含量几乎没有，所以需要采取措施来改善燃料的不足。

发明内容

发明目的：本发明的目的就是提供一种以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料及其生产工艺，替代机动车用汽油等燃料，降低环境污染，同时缓解能源危机。

技术方案：为实现上述目的，本发明采取了如下的技术方案：

一种以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料，它包括甲烷和抗爆添加剂，其特征在于：所述复合汽油燃料还包括纳米煤，以质量百分比计，其原料配方包括如下组分：

（1）纳米煤 20-48%；

（2）甲烷气体或液化天然气 50-75%；

（3）抗爆添加剂 0.1-2%。

虽然天然气的辛烷值在122-130之间，比目前最好的96号汽油辛烷值高得多，是良好的车用燃料，但在使用过程中发现该燃料驱动的车辆在爬坡时动力明显不足，用馏程的90%点含量分析，燃料中重组分含量几乎没有，燃料功能不完善，因此采用在燃料中加入用纳米煤粉来提高燃料的重组分含量，同时在辅助添加剂如抗爆添加剂的共同作用下，改善燃料的不足。

优选的，所述复合汽油燃料的原料配方包括如下组份：

（1）纳米煤 28-44%；

（2）甲烷气体或液化天然气 55-70%；

（3）抗爆添加剂 0.1-2%。

优选的，所述复合汽油燃料以甲烷气体为原料时，还可以加入0.05-0.1%抗静电添加剂，所述抗静电添加剂可以为聚铵盐或甲基异丁烯酸酯。气体与固体颗粒混合时比较容易产生静电，加入抗静电添加剂可以迅速导走油品中的静电荷，从而确保油品使用的安全。

优选的，所述纳米煤的粒径为20-500nm。

优选的，所述甲烷气体在常温常压下经过脱硫处理，含量大于99%，所述液化天然气中甲烷的含量大于99%，经过脱硫脱氮处理。天然气中的硫主要是硫化氢，还有少量有机硫化物，有机硫化物在燃烧过程中会产生硫氧化物，天然气中还含有氮物质，在燃烧过程中会产生氮氧化物，无论是硫化氢、硫氧化物还是氮氧化物都对环境造成了严重的污染，同时还会腐蚀设备，脱硫脱氮处理时都是需要的。

优选的，所述抗爆添加剂为醚类物质或者醇类物质。醚类物质和醇类物质都是常用的燃料抗爆添加剂，其添加到燃料中,能提供更完全的燃烧,减少CO等排放。其抗爆机理为:在燃烧过程中,与燃料如汽油中的不饱和烃发生化学反应,生成环氧化合物,使整个燃烧过程中生成的过氧化物浓度减少,避免多火焰中心生成,使向未燃区传播活性燃烧核心的作用减弱。常用的醚类物质和醇类物质抗爆剂有甲基叔丁基醚、叔丁醇、乙醇等，都非常廉价易得。

一种以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料的生产工艺，其特征在于：常压下经过加工的纳米煤，抗爆添加剂，与甲烷气体按比例混合，制成气溶胶体，纳米煤颗粒均匀悬浮于甲烷气体中，由静电捕集纳米煤颗粒，在甲烷气体容器中释放静电，与甲烷气体混合，再增压或液化即制得所述复合汽油燃料；还可以在高压下将经过加工的纳米煤，抗爆添加剂，与液化天然气，按比例混合，纳米煤颗粒均匀悬浮于液化天然气中，由静电捕集纳米煤颗粒，在液化天然气容器中释放静电，与液化天然气混合，制备的液体浆料即为所述复合汽油燃料。

优选的，所述增压和高压所用的压强为15-25MPa。

有益效果：采用上述技术方案的本发明具有以下优点：本发明以纳米煤和甲烷为主经过加工处理制备成复合汽油燃料，其生产工艺合理，成本低廉，生产的复合汽油燃料可以很好的替代机动车用汽油等燃料，替代优势明显，同时减少环境污染，以及缓解能源危机。

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本发明进行详细说明，但同时说明本发明的保护范围并不局限于本实施例的具体范围，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

按照本实施例的以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料，以质量百分比计，其原料配方为：纳米煤37.6%；甲烷气体 61.4%；抗爆添加剂 1.0%。

其生产工艺如下：

将粒径在20-500nm的纳米煤3.8kg加入8.8m³调和罐，静电捕集，捕集场强4~9kV/cm，调和罐气体进出口使用多层无纺布过滤，将罐中空气置换为6.2kg的甲烷（常压、CH4﹥99%、经过脱硫处理），释放静电，颗粒与气体充分混合，在罐内喷入0.1kg的抗爆添加剂甲基叔丁基醚的雾化液体，雾化（雾粒直径＜2.9μm），搅拌混合为气溶胶体，即为复合汽油燃料，增压或液化后储存备用。

实施例2：

按照本实施例的以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料，以质量百分比计，其原料配方为：纳米煤37.6%；液化天然气 61.4%；抗爆添加剂 1.0%。

其生产工艺如下：

将纳米煤3.8kg充入0.3m³的调和罐中，静电捕集，捕集场强4~9kV/cm，雾化（雾粒直径＜2.9μm）喷入抗爆添加剂甲基叔丁基醚0.1kg，释放静电；直接注入6.2kg液化天然气（20MPa、CH4﹥99%、经过脱硫脱氮处理），混合搅拌均匀，制成高压液体浆料，即为复合汽油燃料。

实施例3：

按照本实施例的以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料，以质量百分比计，其原料配方为：纳米煤30.6%；甲烷气体 68.3%；抗爆添加剂 1.0%；抗静电添加剂：0.1%。

其生产工艺如下：

将粒径在20-500nm的纳米煤3.09kg加入8.8m³调和罐，静电捕集，捕集场强4~9kV/cm，调和罐气体进出口使用多层无纺布过滤，将罐中空气置换为6.9kg的甲烷（常压、CH4﹥99%、经过脱硫处理），释放静电，颗粒与气体充分混合，在罐内喷入0.1kg的抗爆添加剂叔丁醇的雾化液体及0.01kg的抗静电添加剂甲基异丁烯酸甲酯的雾化液体，雾化（雾粒直径＜2.9μm），搅拌混合为气溶胶体，即为复合汽油燃料，增压或液化后储存备用。

实施例4：

按照本实施例的以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料，以质量百分比计，其原料配方为：纳米煤30.7%；液化天然气 68.3%；抗爆添加剂 1.0%。

其生产工艺如下：

将纳米煤3.1kg充入0.3m³的调和罐中，静电捕集，捕集场强4~9kV/cm，雾化（雾粒直径＜2.9μm）喷入抗爆添加剂叔丁醇0.1kg，释放静电；直接注入6.9kg液化天然气（20MPa、CH4﹥99%、经过脱硫脱氮处理），混合搅拌均匀，制成高压液体浆料，即为复合汽油燃料。

实施例5：

按照本实施例的以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料，以质量百分比计，其原料配方为：纳米煤42.5%；甲烷气体 55.9%；抗爆添加剂 1.5%；抗静电添加剂：0.1%。

其生产工艺如下：

将粒径在20-500nm的纳米煤4.29kg加入8.8m³调和罐，静电捕集，捕集场强4~9kV/cm，调和罐气体进出口使用多层无纺布过滤，将罐中空气置换为5.65kg的甲烷（常压、CH4﹥99%、经过脱硫处理），释放静电，颗粒与气体充分混合，在罐内喷入0.15kg的抗爆添加剂乙醇的雾化液体及0.01kg的抗静电添加剂聚季铵盐的雾化液体，雾化（雾粒直径＜2.9μm），搅拌混合为气溶胶体，即为复合汽油燃料，增压或液化后储存备用。

实施例6：

按照本实施例的以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料，以质量百分比计，其原料配方为：纳米煤42.6%；液化天然气 55.9%；抗爆添加剂 1.5%。

其生产工艺如下：

将纳米煤4.3kg充入0.3m³的调和罐中，静电捕集，捕集场强4~9kV/cm，雾化（雾粒直径＜2.9μm）喷入抗爆添加剂乙醇0.15kg，释放静电；直接注入5.65kg液化天然气（20MPa、CH4﹥99%、经过脱硫脱氮处理），混合搅拌均匀，制成高压液体浆料，即为复合汽油燃料。

上述实施例中，由于在常压下的甲烷气体的体积要远远大于高压下的液化天然气的体积，因此，制备过程中，用甲烷气体制备时所用的调和罐的体积要大于用液化天然气制备时所用的调和罐的体积。

Claims

1.一种以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料，它包括甲烷气体或液化天然气和抗爆添加剂，其特征在于：所述复合汽油燃料还包括纳米煤，以质量百分比计，其原料配方包括如下组分：

（1）纳米煤 20-48%；

（2）甲烷气体或液化天然气 50-75%；

（3）抗爆添加剂 0.1-2%。

2.根据权利要求1所述的一种以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料，其特征在于：所述复合汽油燃料的原料配方包括如下组份：

（1）纳米煤 28-44%；

（2）甲烷气体或液化天然气 55-70%；

（3）抗爆添加剂 0.1-2%。

3.根据权利要求1-2所述的一种以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料，其特征在于：所述复合汽油燃料以甲烷气体为原料时，还可以加入0.05-0.1%抗静电添加剂，所述抗静电添加剂可以为聚铵盐或甲基异丁烯酸酯。

4.根据权利要求1-2所述的一种以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料，其特征在于：所述纳米煤的粒径为20-500nm。

5.根据权利要求1-2所述的一种以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料，其特征在于：所述甲烷气体在常温常压下经过脱硫处理，含量大于99%，所述液化天然气中甲烷的含量大于99%，经过脱硫脱氮处理。

6.根据权利要求1-2所述的一种以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料，其特征在于：所述抗爆添加剂为醚类物质或者醇类物质。

7.一种以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料的生产工艺，其特征在于：常压下经过加工的纳米煤，抗爆添加剂，与甲烷气体按比例混合，制成气溶胶体，纳米煤颗粒均匀悬浮于甲烷气体中，由静电捕集纳米煤颗粒，在甲烷气体容器中释放静电，与甲烷气体混合，再增压或液化即制得所述复合汽油燃料；还可以在高压下将经过加工的纳米煤，抗爆添加剂，与液化天然气，按比例混合，纳米煤颗粒均匀悬浮于液化天然气中，由静电捕集纳米煤颗粒，在液化天然气容器中释放静电，与液化天然气混合，制备的液体浆料即为所述复合汽油燃料。

8.根据权利要求7所述的一种以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料的生产工艺，其特征在于：所述生产工艺以甲烷气体为原料制备复合汽油燃料时，还可以加入0.05-0.1%抗静电添加剂，所述抗静电添加剂可以为聚铵盐或甲基异丁烯酸酯。

9.根据权利要求7所述的一种以纳米煤、甲烷为基础的复合汽油燃料的生产工艺，其特征在于：所述增压和高压所用的压强为15-25MPa。