CN103320184A

CN103320184A - 一种含有聚乙二醇双油酸酯的多组分燃料添加剂

Info

Publication number: CN103320184A
Application number: CN2012100728024A
Authority: CN
Inventors: 黄肖辉; 马世界
Original assignee: SHANGHAI SIAI MEIWEI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI SIAI MEIWEI TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-03-20
Filing date: 2012-03-20
Publication date: 2013-09-25

Abstract

本发明涉及一种燃料添加剂，属于燃料添加剂技术领域。本发明所提出的燃料添加剂由聚乙二醇双油酸酯、烃类、二茂铁或二茂铁衍生物、水独特组合而成，本发明的燃料添加剂化学稳定性好，并且在燃烧过程中能提高燃料的燃烧效率，节约能源，有效降低CO、NOx等有害物质的排放量，减少环境污染。

Description

一种含有聚乙二醇双油酸酯的多组分燃料添加剂

技术领域

本发明涉及一种燃料添加剂，属于燃料添加剂技术范围。

背景技术

本发明的目的是提供一种与燃料一起使用的燃料添加剂，该燃料添加剂化学稳定性好，并且提高了燃料在燃烧过程中的燃烧效率，节约能源，有效降低CO、NOx等有害物质的排放量，减少环境污染。

随着工业化的发展和社会的进步，燃料问题现已成为人类普遍关注的问题。

首先，燃料是不可再生资源。随着经济的快速发展，全球燃料供给的需求日益提高，进而导致燃料价格上涨，现供应量正在日趋萎缩，从长远来看，燃料的供应将不会长久，势必日渐枯竭。

其次，大量燃料的使用，已造成环境的日益恶化。燃料燃烧所产生的污染物已直接或间接的造成人类居住、生活环境的毁灭性后果，甚至已危害到人类的身体健康！

为了解决这些问题，人们在燃料中添加燃料添加剂来改善燃料的品质，以便促进燃烧、减少污染，进而增加经济效益、适应市场。

通常，二茂铁及其衍生物用作各种燃料的添加剂，例如，美国专利4389220的说明书中描述了一种柴油机的调节方法，在此发明中，通过向燃料中添加20-30ppm的二茂铁，可除去燃烧室中的含碳沉积物，并且每行驶距离的燃料消耗可降低约5%。日本专利3599337的说明书也提到二茂铁及其衍生物作为燃料添加剂的方法，它可以降低发动机及其辅助设备上的碳质沉积物。

但是二茂铁及其衍生物燃料添加剂因溶解性差、燃烧后的氧化铁的残留增加发动机的磨损等缺点而受到限制。

英国专利NO 2217229公开了一种增溶的化合物作为燃料添加剂，其主要成分是脂肪醇乙氧基化物、月桂酸二乙醇酰胺、油酸二乙醇酰胺、聚乙二醇醚和乙氧基化油酸，这样的组份作为燃料添加剂能增溶燃料的水，因此减少了燃料的潜在腐蚀性作用，不过这种组合物存在要求高的添加比，另外没有涉及有效降低CO、NOx等有害物质的排放量的问题。

国际专利申请NO WO 98/17745公开了包含由脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇乙基化物和脂肪酸的乙氧基化物组成的添加剂的燃料组合物，其中乙氧基化程度的选择要能够形成长期稳定的燃料组合物。

目前的燃料添加剂无法获取以上两大类添加剂的协同效应，如存在化学稳定性差、二次排放污染的缺点等。

基于以上情况，本发明得以下发现：聚乙二醇双油酸酯、二茂铁或二茂铁衍生物、烃类和水的独特组合及其它们单独组合能够获得以上两类添加剂的协同效应，本发明的燃料添加剂化学稳定性好，并且提高了燃料在燃烧过程中燃烧效率，节约能源，有效降低CO、NOx等有害物质的排放量，减少环境污染。

发明内容

在下文中将详细介绍本发明的燃料添加剂，在该说明书中除非另有说明，“%”是指“质量分数”。

本发明为了改善燃料的品质，促进燃料燃烧，降低有害物质的排放量，减少环境污染问题而提供的一种燃料添加剂。

本发明所需的燃料添加剂各组份的特点如下：

1. 聚乙二醇双油酸酯

本发明所述的聚乙二醇双油酸酯的通式

CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₇COO(CH₂CH₂O)_nCO(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₇CH₃，分子式中n表示聚乙二醇的数量，至少为大于4的整数。

其化学名称是：(Z, Z)-α-(1-氧代-9-烯十八烷基)-ω-[(1-氧代-9-烯十八烷基)氧代]聚氧乙烯。

其英文名称是：(Z, Z)-α-(1-oxo-9-octadecenyl)-ω-[(1-oxo-9-octadecenyl)oxy]-Poly(oxy-1, 2-ethanediyl)。

本发明中的聚乙二醇双油酸酯成分在燃料添加剂中主要提供以下效果：

1）聚乙二醇双油酸酯是非离子表面活性剂，具有亲水基和疏水基，亲水基易溶于水中，而疏水基易溶于有机相，双溶性好且化学稳定性好。

2）聚乙二醇双油酸酯是含氧化合物，在燃烧过程中，与燃料中的不饱和烃发生化学反应，生成环氧化合物，有效降低生成的过氧化物浓度，起到抗爆作用。

3）聚乙二醇双油酸酯在燃烧过程中，具有清净、分散、抗氧、破乳、防锈作用，能使燃料更完全的燃烧，提高燃料的燃烧效率，减少有毒有害物的排放量，具有降污性、节能性、清洁性。

4）聚乙二醇双油酸酯具有沸点高，在燃烧过程中降低了燃料的挥发性，减少了损耗，增大了燃料的使用量。

5）聚乙二醇双油酸酯的亲水基可以代替利用传统的、对稳定敏感的、可逆的乳化技术使水有效分散在燃料中，使燃料中含水量较高的燃料成为可能，甚至可以在水燃料中使用，而不需要除去水和其它已知的燃料污染物所必须的昂贵的操作。

2. 二茂铁或二茂铁衍生物

二茂铁，又称二环戊二烯合铁、环戊二烯基铁，是分子式为Fe(C₅H₅)₂的有机金属化合物。橙色晶型固体；有类似樟脑的气味；二茂铁的结构为一个铁原子处在两个平行的环戊二烯的环之间。在固体状态下，两个茂环相互错开成全错构型，温度升高时则绕垂直轴相对转动。二茂铁的化学性质稳定，类似芳香族化合物。茂环在二茂铁分子中能相互影响，在一个环上的致钝，使另一环也有不同程度的致钝，其程度比在苯环要轻一些。

二茂铁或二茂铁衍生物的消烟助燃作用在固体燃料、液体燃料或气体燃料中，都能发挥这种效应，尤其对于在燃烧时产生烟大的烃类，其效果更为显著。其添加在汽油中有很好的抗震作用，但是由于氧化铁沉积到火花塞上影响发火而受到限制，为此，也有人使用排铁混合物以减少铁的沉积现象。二茂铁或二茂铁衍生物添加在煤油或柴油中，由于该发动机不用点火装置，所以不良的影响较少，在燃烧中除了消烟助燃外，其还有促使一氧化碳较化为二氧化碳的作用。

另外，它在燃烧中可提高燃烧热、增加功率而达到节能和减少大气污染的效果，二茂铁或二茂铁衍生物添加到锅炉燃料油中，可减少烟的生成和喷嘴积碳。在柴油中添加0.1%，可消烟30-70%，节油10-14%, 功率提高10%。二茂铁或二茂铁衍生物用在以高分子聚合物废料作燃料时，添加二茂铁后可降烟数倍。

3. 烃类

烃类化合物是碳与氢原子所构成的化合物，主要又包含烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃。

1) 烷烃

分子中没有环的烷烃称为链烷烃(acyclic alkane)，其通式为C_nH_2n+2，n为碳原子数。分子中含有环状结构的烷烃叫环烷烃(cycloalkane)，又称为脂环化合物(alicyclic compound)。只含有一个环的环烷烃称为单环烷烃，单环烷烃的通式为C_nH_2n，与单烯烃互为同分异构体。环烷烃按环的大小，分为①小环：三、四元环，②普通环：五、六、七元环，③中环：八至十一元环，④大环：十二元环以上。含有两个或多个环的环烷烃称为多环烷烃。环系各以环上一个碳原子用单键直接相连而成的多环烧烃称为集合环烷烃(cycloalkane ring assembly)。两个环共用两个或多个碳原子的多环烷烃称为桥环烷烃(bridged cycloalkane)。单环之间共用一个碳原子的多环烷烃称为螺环烷烃(spirocyclicalkane)。

2）烯烃

烯烃是指含有C=C键（碳-碳双键）（烯键）的碳氢化合物。属于不饱和烃，分为链烯烃与环烯烃；按含双键的多少分别称单烯烃、二烯烃等；单链烯烃分子通式为C_nH_2n，常温下C₂—C₄为气体，是非极性分子，不溶或微溶于水。

3）炔烃

炔烃为分子中含有碳碳三键的碳氢化合物的总称，其官能团为碳-碳三键（C≡C），分子通式为C_nH_2n-2，是一种不饱合的碳氢化合物。简单的炔烃化合物有乙炔(C₂H₂)，丙炔(C₃H₄)等，不易溶于水，易溶于乙醚、苯、四氯化碳等有机溶剂中。

4）芳香烃

芳香烃简称“芳烃”，通常指分子中含有苯环结构的碳氢化合物，是闭链类的一种，具有苯环基本结构，苯的同系物的通式是C_nH_2n-6（n≥6）。

4. 水

氢和氧的化合物，化学式为H₂O。在自然界中以固态、液态、气态三种状态存在。

本发明通过以上组份可构成以下五类添加剂组合物：

1. 聚二乙醇双油酸酯和烃类组合物

按含量100%计算，聚二乙醇双油酸酯的含量在0.0001%～99.9999%之间，烃类加至100%，在该组合物中聚二乙醇双油酸酯 : 烃类的最佳质量比是70 : 30。

。

此添加剂组份的处理方法是：按比列要求把聚乙二醇双油酸酯和烃类混合，搅拌均匀即可。

2. 聚二乙醇双油酸酯、二茂铁或二茂铁衍生物组合物

二茂铁的含量从0.0001%到二茂铁或二茂铁衍生物在聚二乙醇双油酸酯中达到饱和，甚至过饱和为止，聚二乙醇双油酸酯加至100%，在该组合物中聚二乙醇双油酸酯 : 二茂铁或二茂铁衍生物的最佳质量比是80 : 20。

此添加剂组份的处理方法是：按比列要求把二茂铁或二茂铁衍生物加入聚乙二醇双油酸酯中搅拌至二茂铁完全溶解即可。

3. 聚二乙醇双油酸酯、二茂铁或二茂铁衍生物、烃类组合物

聚二乙醇双油酸酯的含量0.0001%～99.9999%，二茂铁或二茂铁衍生物的含量从0.0001%到二茂铁或二茂铁衍生物在聚二乙醇双油酸酯中达到饱和，甚至过饱和为止，烃类加至100%，在该组合物中聚二乙醇双油酸酯 : 烃类 : 二茂铁或二茂铁衍生物的最佳质量比是60 : 30 : 10。

此添加剂组份的处理方法是：按比列要求把二茂铁或二茂铁衍生物加入聚乙二醇双油酸酯直至完全溶解，再把该混合物加入烃类搅拌均匀即可。

4. 聚二乙醇双油酸酯和水组合物

聚二乙醇双油酸酯的含量0.0001%～99.999%，水加至100%，在该组合物中聚二乙醇双油酸酯 : 水的最佳质量比是20 : 80。

此添加剂组份的处理方法是：按比列要求把聚乙二醇双油酸酯加到水中，搅拌数分钟后即可。此类添加剂在处理过程中可能会出现部分乳化现象，但不影响使用效果。

5. 聚二乙醇双油酸酯、水、二茂铁或二茂铁衍生物组合物

聚二乙醇双油酸酯的含量0.0001%～99.999%，剩余组份为水，二茂铁或二茂铁衍生物的含量从0.0001%到二茂铁或二茂铁衍生物在聚二乙醇双油酸酯中达到饱和，甚至过饱和为止，在该组合物中聚二乙醇双油酸酯 : 二茂铁或二茂铁衍生物 : 水的最佳质量比是5 : 5 : 90。

此添加剂组份的处理方法是：按比列要求把二茂铁或二茂铁衍生物加入到聚乙二醇双油酸酯中，搅拌均匀，直至二茂铁或二茂铁衍生物完全溶解，再把此混合物加入水中，在搅拌数分钟后即可。此类添加剂在处理过程中可能会出现部分乳化现象，但不影响使用效果。

本发明燃料的处理方法：

以选自约1单位质量的上述燃料添加剂对约3000单位-100000单位质量的燃料的比例向燃料中添加所述燃料添加剂。

在本发明的燃料组合物中，燃料可以是任何通常已知的燃料，例如气体燃料、液体燃料、固体燃料。

1. 气体燃料

在常温下为气态的天然有机燃料和气态的人工燃料。天然的气态有机燃料包括气态烷烃、气态烯烃、气态炔、醚、氢、一氧化碳及其混合物；气态人工燃料包括由固体燃料经干馏焦炉气或汽化而成的焦炉气、水煤气、石油气；另外包括人工合成的气态可燃性化合物及其混合物。

2. 液体燃料

在常温下为液态的天然有机燃料及其加工处理所得的液态燃料。天然的有机燃料包括碳氢化合物、天然的石油及其混合物；加工处理所得的液体燃料包括汽油、煤油、柴油、燃料油、页岩油以及由一氧化碳和氢合成的人造石油；另外包括人工合成的液态碳氢化合物、醚类、醇类、酮类化合物及其混合物。

1）烃类燃料

烃类燃料(hydrocarbon fuel)作为使用的液体碳氢化合物的统称。主要包括煤油、煤油、柴油、重油及合成高密度烃燃料。

2）醇类燃料

醇类燃料是以甲醇、乙醇、丁醇等醇类为主要原料，按特定的工艺流程，经科学设计合理改性的一种高清洁新型液体燃料。

3）水燃料

利用水作燃料的一种清洁能源。包括以水直接作燃料、加水燃料和以水为介质的燃料。

4）组合燃料

这里主要是指醇燃料与水燃料的混合燃料。

3. 固体燃料

呈固态的化石燃料、生物质燃料及其加工处理所得的固体燃料。天然的固体燃料包括木材、秸秆、泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤、油页岩；经过加工而成的固体燃料包括木炭、焦煤砖、煤球；另外还有一些特殊的品种包括固体酒精、固体火箭燃料。

本发明的燃料添加剂聚二乙醇双油酸酯、二茂铁或二茂铁衍生物和烷烃的任意组份混合物可以用于固体燃料、液体燃料、气体燃料中，聚二乙醇双油酸酯、水、二茂铁或二茂铁衍生物任意组份混合物适应于固体燃料、水燃料、醇类燃料、组合燃料中。

具体实施方式

现参考随后的实施例说明本专利，但决不是限制本专利。

实施例1 ---- 本燃料添加剂在气体燃料中的实施方案1

以燃料添加剂：燃料质量比为1 : 3000—1 : 100000的比例在气体燃料的液体钢瓶中直接混合即可使用。

实施例2 ---- 本燃料添加剂在气体燃料中的实施方案2

以燃料添加剂：燃料质量比为1 : 3000—1 : 100000的比例在气体燃料的液体钢瓶的减压管道上涂抹本燃料添加剂，使气体在通过减压管道过程中混合直接使用。

实施例3 ---- 本燃料添加剂在液体燃料中的实施方案

以燃料添加剂：燃料质量比为1 : 3000—1 : 100000的比例直接加入液体燃料中混合均匀即可使用。

实施例4 ---- 本燃料添加剂在固体燃料中的实施方案

以燃料添加剂：燃料质量比为1 : 3000—1 : 100000的比例直接均匀喷洒在固体燃料上即可使用。

以上通过实施例描述了本发明的各种实施方案，对于本领域技术人员是显而易见的，在不偏离本发明的情况下，可以进行变更和修改，包括燃料的燃烧状态改变和燃料的燃烧环境的改变，都在本专利的保护范围内。

Claims

1.一种燃料添加剂，至少包含以下二种组份：

（a）聚乙二醇双油酸酯

（b）二茂铁或二茂铁衍生物

（c）烃类

（d）水。

2.权利要求1所述的聚乙二醇双油酸酯，其中聚乙二醇支链中碳原子的个数至少是大于4的整数。

3.权利要求1所述的烃类，包括烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃及其混合物。

4.权利要求1所述的燃料添加剂组合物之一由a)和c)组成，其中按质量分数100%计算，a)的含量为0.0001%～99.9999%，c)加至100%。

5.权利要求1所述的燃料添加剂组合物之一由a)和b)组成，其中按质量分数100%计算，b)的含量从0.0001%到在a)中溶解达到饱和，甚至过饱和为止，a)加至100%。

6.权利要求1所述的燃料添加剂组合物之一由a)、b)、c)组成，其中按质量分数100%计算，a)的含量为0.0001%～99.9999%，b)的含量从0.0001%到在a）中溶解达到饱和，甚至过饱和为止，c)加至100%。

7.权利要求1所述的燃料添加剂组合物之一由a)和d)组成，其中按质量分数100%计算，a)的含量为0.0001%～99.9999%，d)加至100%。

8.权利要求1所述的燃料添加剂组合物之一由a)、b)、d)组成，其中按质量分数100%计算，a)的含量为0.0001%～99.9999%，b)的含量从0.0001%到在a）中溶解达到饱和，甚至过饱和为止，d)加至100%。

9.权利要求4、5、6所述的燃料添加剂组合物，主要用于气体燃料、液体燃料、固体燃料。

10.权利要求7、8所述的燃料添加剂组合物，主要用于固体燃料、液体燃料中的醇类燃料、水燃料、组合燃料。

11.权利要求4所述的燃料添加剂组合物中a)、c)组分的最佳质量比是70:30。

12.权利要求5所述的燃料添加剂组合物中a)、b)组份的最佳质量比是80:20。

13.权利要求6所述的燃料添加剂组合物中a)、b)、c)组份的最佳质量比是60:30:10。

14.权利要求7所述的燃料添加剂组合物中a)、d)组份的最佳质量比是20:80。

15.权利要求8所述的燃料添加剂组合物中a)、b)、d）组份的最佳质量比是5:5:90。