CN103421552B - 一种含生物酶的柴油提升剂组合物及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含生物酶的柴油提升剂组合物,包括重量份比为1:0.01-1的十六烷值改进剂和生物酶;所述生物酶为磺基酶,醇氧化酶,醛氧化酶,胺氧化酶,巯基氧化酶,甲硫醇氧化酶,甲基萘醌氧化酶,过氧化物酶,铁螯合酶,脱羧酶,醛缩酶,含氧酸裂解酶,脱甲基酶,醇、酸、酯类脱水酶,脱巯基酶,脱硫甲基酶,钴螯合酶,镁螯合酶的混合物。本发明的一种含生物酶的柴油提升剂组合物,其通过利用生物酶的特性,在温和的环境下即可实现高速的催化性能,与现有的十-六烷值改进剂组合使用,显著提高了十六烷值改进剂的在柴油中的催化燃烧效率,进一步提升了柴油的燃烧性能。
Description
技术领域
本发明涉及能源燃烧技术领域,具体涉及一种含生物酶的柴油提升剂组合物及其制备方法。
背景技术
柴油机在压缩终了时,缸内温度可达500-600℃,压力达3~4MPa,这时柴油以高压呈细雾状喷入燃烧室,由于燃烧室内温度已超过柴油和自燃点,从理论上而言,柴油一喷入燃烧室,便具备了着火燃烧的基本条件。但从柴油喷入至自燃,往往还有一定的时间间隔,这是因为柴油需完成与空气的充分混合、先期氧化及形成局部着火点等物理化学上的进一步准备,这种从喷油开始到柴油开始燃烧的时间间隔称为着火延迟期。如果着火延迟期长,则喷入燃烧室内的柴油量增多,着火前形成的混合气数量就多,一旦着火,就有过量的柴油着火燃烧,这会造成气缸内压力剧增,产生强烈的震击作用。这种震击作用会使发动机曲柄连杆机构承受过大的冲击力作用,产生强烈的金属敲击声,加速零件的磨损并且使柴油机启动困难,造成柴油机功率下降,油耗增大。影响着火延迟期的因素较多,其中柴油的燃烧性是主要因素之一。
十六烷值作为评价柴油燃烧性能的重要指标,使用十六烷值高的柴油,柴油机燃烧均匀,热功率高,节省燃料。柴油的十六烷值大小与柴油组分的性质有关,一般说来,烷烃的十六烷值最大,芳香烃的最小,环烷烃和烯烃则介于两者之间。将柴油样品与用十六烷值很大的正十六烷(规定为100)和十六烷值很小的1-甲基萘(规定为0)配成的混合液在标准柴油机中进行比较。自燃性与样品相等的混合液中所含正十六烷的百分数,即为该样品的十六烷值。
随着柴油机的广泛应用,柴油需求量日益增加,仅是十六烷值较高的直馏柴油(>40)已不能满足需要,需利用大量的二次加工柴油,尤其是催化裂化柴油。催化裂化柴油的十六烷值普遍较低,随着在同直馏柴油中调和比例的增大,势必引起成品柴油十六烷值的降低。虽然通过加氢、溶剂抽提等均可提高十六烷值,但是一般费用较高,工艺复杂且需要相应的加工设备,成本较高;在柴油中通过加入十六烷值改进剂以提升其十六烷值费用低,工艺简便易行,因此在柴油中加入十六烷值改进剂以提升柴油的十六烷值,从而提高其燃烧性和抗爆性逐渐成为一种流行的工艺方法。
十六烷值改进剂的作用机理是其容易在O-N键及O-O键处发生分解,产生成自由基碎片或含氧化合物,由于它的分解活化能较低,使燃料自燃过程中的活化能降低为十六烷值改进剂的分解活化能。十六烷值改进剂分解产物成为链反应的引发剂,降低了反应开始的温度,从而改善了燃料的着火性能。
中国专利文献CN102876425A公开了一种柴油十六烷值改进剂,其包括氧化锌5-20%、碳酸二甲酯15-40%、还原黄5-20%,环己胺3-15%,硝酸异辛酯15-45%。该文献公开的十六烷值改进剂可以提高石化柴油的十六烷值,增加柴油的催化燃烧功能,实现汽车动力提高和节油的双重目的。但是其在实际应用时催化燃烧效率不高,业界希望能有一种可以进一步提升柴油的催化燃烧效率的十六烷值的添加剂。
发明内容
因此,本发明的要解决的技术问题在于提供一种能够进一步提升柴油催化燃烧效率的含生物酶的柴油提升剂组合物及其制备方法。
本发明提供一种含生物酶的柴油提升剂组合物,包括重量份比为1:0.01-1的十六烷值改进剂和生物酶;
其中所述生物酶为EC1.1.1醇氧化酶、EC1.2.1醛氧化酶、EC1.4.3胺氧化酶、EC1.8.3巯基氧化酶、EC1.8.3甲硫醇氧化酶和EC1.10.3甲基萘醌氧化酶、EC1.11.1过氧化物酶、EC 1.5.8脱甲基酶、EC 4.1.1脱羧酶、EC 4.1.2醛缩酶、EC 4.1.3含氧酸裂解酶和EC 4.2.1醇、酸、酯类脱水酶、EC4.4.1磺基酶、EC4.4.1脱巯基酶、EC4.4.1 脱硫甲基酶、EC 4.99.1铁螯合酶、EC 6.6.1钴螯合酶和EC 6.6.1镁螯合酶的混合物。
作为一种优选,所述十六烷值改进剂和所述生物酶的重量份比为1:0.01-0.2。
优选的,所述生物酶中各组分的重量份为:所述磺基酶为1-3重量份,所述醇氧化酶为3-7重量份,所述醛氧化酶为3-7重量份,所述胺氧化酶为3-7重量份,所述巯基氧化酶为3-7重量份,所述甲硫醇氧化酶为3-7重量份,所述甲基萘醌氧化酶为3-7重量份,所述过氧化物酶为10-20重量份,所述铁螯合酶为2-6重量份,所述脱甲基酶为15-25重量份,所述脱羧酶为5-15重量份,所述醛缩酶为3-7重量份,所述含氧酸裂解酶为3-7重量份,所述醇、酸、酯类脱水酶为3-7重量份,所述脱巯基酶为1-3重量份,所述脱硫甲基酶为1-3重量份,所述钴螯合酶微量,所述镁螯合酶微量。
最优的,所述生物酶中各组分的重量份为:所述磺基酶为1.5-2.5重量份,所述醇氧化酶为4-6重量份,所述醛氧化酶为4-6重量份,所述胺氧化酶为4-6重量份,所述巯基氧化酶为4-6重量份,所述甲硫醇氧化酶为4-6重量份,所述甲基萘醌氧化酶为4-6重量份,所述过氧化物酶为12-17重量份,所述铁螯合酶为3-5重量份,所述脱甲基酶为17-23重量份,所述脱羧酶为7-13重量份,所述醛缩酶为4-6重量份,所述含氧酸裂解酶为4-6重量份,所述醇、酸、酯类脱水酶为4-6重量份,所述脱巯基酶为1.5-2.5重量份,所述脱硫甲基酶为1.5-2.5重量份,所述钴螯合酶微量,所述镁螯合酶微量。
所述十六烷值改进剂为硝酸异辛酯。
所述含生物酶的柴油提升剂组合物是通过调和的方法制备的,在调和过程中,为了使各组分的混合及调和更为均匀均质,本领域技术人员可以根据对各组分性质的通常了解,选择合适的烷烃或芳烃溶剂进行辅助调和之用,但溶剂的添加与否事实上并不影响所述添加剂组合物对柴油性能的改善,仅作为改善其溶解性能之用。
本发明的含生物酶的柴油提升剂组合物在改善柴油性能领域的应用。
本发明的所述柴油提升剂组合物在柴油中的添加量为50-2000ppm。
作为一种优选,本发明的所述柴油提升剂组合物在柴油中的添加量为100-1500ppm。
本发明的含生物酶的柴油提升剂组合物具有以下优点:
1、本发明的一种含生物酶的柴油提升剂组合物,其通过利用生物酶的特性,在温和的环境下即可实现高速的催化性能,与现有的十六烷值改进剂组合使用,显著提高了十六烷值改进剂的在柴油中的催化燃烧效率,进一步提升了柴油的燃烧性能。
2、本发明的一种含生物酶的柴油提升剂组合物,其中所述脱甲基酶、脱羧酶、醛缩酶、和醇、酸、酯类脱水酶可以使柴油中的芳环开环加氢,提高柴油的十六烷值,改善柴油的抗爆震性能;同时可以催化裂解碳-碳化学键,使柴油滴迅速分解成微细分子;所述甲基萘醌氧化酶、过氧化物酶等可以使柴油周边富氧膜,使得柴油在发动机的燃烧过程中获得最佳的雾化效果,促进其充分燃烧,提高柴油的能源使用效率;所述磺基酶、脱巯基酶、脱硫甲基酶可以脱除柴油中的硫,降低排气中硫氧化物的排放,使排气更符合环境保护的要求;所述钴螯合酶和镁螯合酶可以促进燃烧过程中的质量转化,使氧化反应得以顺畅进行。
3、本发明的一种含生物酶的柴油提升剂组合物,可以单独使用,也可以与其他柴油添加剂复合使用,从而提高柴油的综合性能。
具体实施方式
本发明的含生物酶的柴油提升剂组合物中的十六烷值改进剂和生物酶均可选用现有技术中的常规市售产品,下述实施例仅以常规产品为示例之用,例如:
所述十六烷值改进剂可选用路博润公司的Lubrizol8090产品;所述生物酶同样选取现有技术中常规的上述生物酶,不同厂家生产的不同型号之间差别不明显,均可实现本发明的目的和效果,下述各实施例中以英杰惠能公司生产的BestBurn-1产品为例。
下面仅以上述产品为示例并结合实施例对本发明的一种含生物酶的柴油提升剂组合物做详细说明。
实施例1
本实施例的含生物酶的柴油提升剂组合物由十六烷值改进剂和生物酶按重量份1:0.01制备而成。
其中所用十六烷值改进剂为Lubrizol8090型号的硝酸异辛酯,用量为10400g;
所用生物酶为104g,包括磺基酶1g,醇氧化酶为7g,醛氧化酶为3g,胺氧化酶为7g,巯基氧化酶为3g,甲硫醇氧化酶为7g,甲基萘醌氧化酶为3g,过氧化物酶为20g,铁螯合酶为2g,脱甲基酶为25g,脱羧酶为5g,醛缩酶为7g,含氧酸裂解酶为3g,醇、酸、酯类脱水酶为7g,脱巯基酶为1g,脱硫甲基酶为3g,钴螯合酶微量,镁螯合酶微量。
按照上述选定的数量取所述硝酸异辛酯和生物酶,于室温至60℃下进行调和,制得所需的含生物酶的柴油提升剂组合物。
实施例2
本实施例的含生物酶的柴油提升剂组合物由十六烷值改进剂和生物酶按重量份1:1制备而成。
其中所用十六烷值改进剂为Lubrizol8090型号的硝酸异辛酯,用量为9.6g;
所用生物酶为9.6g,包括磺基酶0.3g,醇氧化酶为0.3g,醛氧化酶为0.7g,胺氧化酶为0.3g,巯基氧化酶为0.7g,甲硫醇氧化酶为0.3g,甲基萘醌氧化酶为0.7g,过氧化物酶为1g,铁螯合酶为0.6g,脱甲基酶为1.5g,脱羧酶为1.5g,醛缩酶为0.3g,含氧酸裂解酶为0.7g,醇、酸、酯类脱水酶为0.3g,脱巯基酶为0.3g,脱硫甲基酶为0.1g,钴螯合酶微量,镁螯合酶微量。
按照上述选定的数量取所述硝酸异辛酯和生物酶,于室温至60℃下进行调和,制得所需的含生物酶的柴油提升剂组合物。
实施例3
本实施例的含生物酶的柴油提升剂组合物由十六烷值改进剂和生物酶按重量份1:0.1制备而成。
其中所用十六烷值改进剂为Lubrizol8090型号的硝酸异辛酯,用量为10250g;
所用生物酶为1025g,包括磺基酶15g,醇氧化酶为60g,醛氧化酶为40g,胺氧化酶为60g,巯基氧化酶为40g,甲硫醇氧化酶为60g,甲基萘醌氧化酶为40g,过氧化物酶为180g,铁螯合酶为30g,脱甲基酶为230g,脱羧酶为70g,醛缩酶为60g,含氧酸裂解酶为40g,醇、酸、酯类脱水酶为60g,脱巯基酶为15g,脱硫甲基酶为25g,钴螯合酶微量,镁螯合酶微量。
按照上述选定的数量取所述硝酸异辛酯和生物酶,于室温至60℃下进行调和,制得所需的含生物酶的柴油提升剂组合物。
实施例4
本实施例的含生物酶的柴油提升剂组合物由十六烷值改进剂和生物酶按重量份1:0.2制备而成。
其中所用十六烷值改进剂为Lubrizol8090型号的硝酸异辛酯,用量为48.75g;
所用生物酶为9.75g,包括磺基酶0.25g,醇氧化酶为0.4g,醛氧化酶为0.6g,胺氧化酶为0.4g,巯基氧化酶为0.6g,甲硫醇氧化酶为0.4g,甲基萘醌氧化酶为0.6g,过氧化物酶为1.2g,铁螯合酶为0.5g,脱甲基酶为1.7g,脱羧酶为1.3g,醛缩酶为0.4g,含氧酸裂解酶为0.6g,醇、酸、酯类脱水酶为0.4g,脱巯基酶为0.25g,脱硫甲基酶为0.15g,钴螯合酶微量,镁螯合酶微量。
按照上述选定的数量取所述硝酸异辛酯和生物酶,于室温至60℃下进行调和,制得所需的含生物酶的柴油提升剂组合物。
实施例5
本实施例的含生物酶的柴油提升剂组合物由十六烷值改进剂和生物酶按重量份1:0.4制备而成。
其中所用十六烷值改进剂为Lubrizol8090型号的硝酸异辛酯,用量为25g;
所用生物酶为10g,包括磺基酶0.2g,醇氧化酶为0.5g,醛氧化酶为0.5g,胺氧化酶为0.5g,巯基氧化酶为0.5g,甲硫醇氧化酶为0.5g,甲基萘醌氧化酶为0.5g,过氧化物酶为1.5g,铁螯合酶为0.4g,脱甲基酶为2.0g,脱羧酶为1.0g,醛缩酶为0.5g,含氧酸裂解酶为0.5g,醇、酸、酯类脱水酶为0.5g,脱巯基酶为0.2g,脱硫甲基酶为0.2g,钴螯合酶微量,镁螯合酶微量。
按照上述选定的数量取所述硝酸异辛酯和生物酶,于室温至60℃下进行调和,制得所需的含生物酶的柴油提升剂组合物。
实施例6
本实施例的含生物酶的柴油提升剂组合物由十六烷值改进剂和生物酶按重量份1:0.001制备而成。
其中所用十六烷值改进剂为Lubrizol8090型号的硝酸异辛酯,用量为113500g;
所用生物酶为113.5g,包括磺基酶0.5g,醇氧化酶为9g,醛氧化酶为1g,胺氧化酶为9g,巯基氧化酶为1g,甲硫醇氧化酶为9g,甲基萘醌氧化酶为1g,过氧化物酶为25g,铁螯合酶为0.5g,脱甲基酶为30g,脱羧酶为3g,醛缩酶为9g,含氧酸裂解酶为1g,醇、酸、酯类脱水酶为9g,脱巯基酶为0.5g,脱硫甲基酶为5g,钴螯合酶微量,镁螯合酶微量。
按照上述选定的数量取所述硝酸异辛酯和生物酶,于室温至60℃下进行调和,制得所需的含生物酶的柴油提升剂组合物。
实施例7
本实施例的含生物酶的柴油提升剂组合物与实施例1中的组分和添加量相同,区别在于,在上述组合物中的十六烷值改进剂选用除硝酸异辛酯之外的过氧化物产品RHY2250,从兰州石化购买。
实施例8
本实施例的含生物酶的柴油提升剂组合物与实施例1中的组分和添加量相同,区别在于,在上述组合物中没有添加过甲基萘醌氧化酶。
实施例9
本实施例的含生物酶的柴油提升剂组合物与实施例1中的组分和添加量相同,区别在于,在上述组合物中仅含有十六烷值改进剂没有添加任何生物酶。
实施例10
本实施例的含生物酶的柴油提升剂组合物与实施例1中的组分和添加量相同,区别在于,在上述组合物中仅含有生物酶而没有添加任何十六烷值改进剂。
试验例
将实施例中所述的含生物酶的柴油提升剂组合物按照基于柴油添加量为50ppm的添加量与空白柴油混合,对混合后的柴油进行柴油的22km耗油量,CO浓度值和烟度值K的数据测试结果为:22km耗油量(升)7.200,CO浓度值(v/v%)0.175和烟度值K(m-1)1.50。
由上述测定数值可知,本发明所述的含生物酶的柴油提升剂组合物仅以50ppm的添加量即可实现对柴油燃烧性能的优化,出于经济效益的考虑,所述含生物酶的柴油提升剂组合物以50-2000ppm为宜,并且最适宜的添加量是100-1500ppm。
下面仅以1000ppm的添加量为例对各实施例的配比进行对比测试,本发明下述试验例中均以测定含有实施例1-10中所述各添加剂的柴油的22km耗油量,CO浓度值和烟度K值进行试验效果的阐述和评价。
取实施例1-10中制备得到的柴油提升剂组合物,按照下表中对应的添加量进行性能测试,以不添加任何十六烷值和生物酶的空白柴油的检测数据为空白,记录于下表中。
下表为本发明实施例1-10按照表中的柴油添加量,经测试取得的试验数据:
实施例序号 | 十六烷值改进剂、生物酶的添加比例 | 基于柴油的添加量(ppm) | 22km耗油量(升) | CO浓度(v/v%) | 烟度K值(m-1) |
1 | 1:0.01 | 1000 | 6.678 | 0.146 | 0.61 |
2 | 1:1 | 1000 | 6.278 | 0.107 | 0.51 |
3 | 1:0.1 | 1000 | 6.452 | 0.108 | 0.52 |
4 | 1:0.2 | 1000 | 6.237 | 0.100 | 0.49 |
5 | 1:0.4 | 1000 | 6.598 | 0.139 | 0.57 |
6 | 1:0.001 | 1000 | 6.869 | 0.168 | 1.56 |
7 | 1:0.01 | 1000 | 6.698 | 0.165 | 1.49 |
8 | 1:0.01 | 1000 | 6.760 | 0.167 | 1.50 |
9 | 1:0 | 1000 | 6.876 | 0.170 | 1.51 |
10 | 0:1 | 1000 | 7.311 | 0.187 | 1.58 |
空白 | 0 | 7.399 | 0.195 | 1.60 |
由上表中的数据对比可以看出,硝酸异辛酯可有效提升柴油的燃烧性能,而当加入了本发明所限定的生物酶之后,更是可以明显提升柴油的燃烧性能,节油明显,22km耗油量明显降低;燃烧完全,CO浓度和烟度K值均明显下降,;优选含量组分下的硝酸异辛酯与生物酶的组合物对于提升柴油的节油和燃烧性能效果则更加突出。
显然,上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种含生物酶的柴油提升剂组合物,其特征在于:由重量份比为1:0.01-1的十六烷值改进剂和生物酶组成;
所述生物酶中各组分的重量份为:磺基酶为1-3重量份,醇氧化酶为3-7重量份,醛氧化酶为3-7重量份,胺氧化酶为3-7重量份,巯基氧化酶为3-7重量份,甲硫醇氧化酶为3-7重量份,甲基萘醌氧化酶为3-7重量份,过氧化物酶为10-20重量份,铁螯合酶为2-6重量份,脱甲基酶为15-25重量份,脱羧酶为5-15重量份,醛缩酶为3-7重量份,含氧酸裂解酶为3-7重量份,醇、酸、酯类脱水酶为3-7重量份,脱巯基酶为1-3重量份,脱硫甲基酶为1-3重量份,钴螯合酶微量,镁螯合酶微量。
2.根据权利要求1所述的含生物酶的柴油提升剂组合物,其特征在于:所述十六烷值改进剂和所述生物酶的重量份比为1:0.01-0.2。
3.根据权利要求1或2所述的含生物酶的柴油提升剂组合物,其特征在于:所述生物酶中各组分的重量份为:所述磺基酶为1.5-2.5重量份,所述醇氧化酶为4-6重量份,所述醛氧化酶为4-6重量份,所述胺氧化酶为4-6重量份,所述巯基氧化酶为4-6重量份,所述甲硫醇氧化酶为4-6重量份,所述甲基萘醌氧化酶为4-6重量份,所述过氧化物酶为12-17重量份,所述铁螯合酶为3-5重量份,所述脱甲基酶为17-23重量份,所述脱羧酶为7-13重量份,所述醛缩酶为4-6重量份,所述含氧酸裂解酶为4-6重量份,所述醇、酸、酯类脱水酶为4-6重量份,所述脱巯基酶为1.5-2.5重量份,所述脱硫甲基酶为1.5-2.5重量份,所述钴螯合酶微量,所述镁螯合酶微量。
4.根据权利要求1或2所述的含生物酶的柴油提升剂组合物,其特征在于:所述十六烷值改进剂为硝酸异辛酯。
5.根据权利要求1或2所述的含生物酶的柴油提升剂组合物,其特征在于:所述含生物酶的柴油提升剂组合物是通过调和的方法制备的。
6.一种制备权利要求1-5任一所述的含生物酶的柴油提升剂组合物的方法,其特征在于:包括按照选定的重量份数取所述十六烷值改进剂和所述生物酶,并在室温至60℃下调和的步骤。
7.一种权利要求1-5任一所述的含生物酶的柴油提升剂组合物在改善柴油性能领域中的应用。
8.一种包括权利要求1-5中任一项所述的含生物酶的柴油提升剂组合物的柴油组合物,其特征在于:所述提升剂组合物基于柴油的添加量为50-2000ppm。
9.根据权利要求8所述的柴油组合物,其特征在于:所述提升剂组合物基于柴油的添加量为100-1500ppm。
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