CN104830381A

CN104830381A - 一种cfmv车用清洁燃料及制备方法

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Publication number: CN104830381A
Application number: CN201510237936.0A
Authority: CN
Inventors: 唐印; 李珍发; 刘朝慧; 万元东; 刘佳秀; 陈刚; 黄张林; 舒光军
Original assignee: Sichuan Sheng Fa Clean Energy Co Ltd
Current assignee: Sichuan Golden Elephant Sincerity Chemical Co Ltd
Priority date: 2015-05-12
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2035-05-12
Also published as: CN104830381B

Abstract

本发明属于燃料领域，尤其涉及一种CFMV车用清洁燃料，其特征在于：所述燃料由高辛烷值稳定轻烃、甲醇和添加剂组成，其原料组分体积百分比为：高辛烷值稳定轻烃13-30%，甲醇65-85%，添加剂1-5%。该燃料辛烷值高，不需要添加四乙基铅或甲基铅等防爆剂，不含或有极少量硫、锰、铅等物质；排放尾气中CO、CH、NO等污染物质低于商品汽油。

Description

一种CFMV车用清洁燃料及制备方法

技术领域

本发明属于燃料领域，尤其涉及一种CFMV车用清洁燃料及制备方法。

背景技术

在现代文明中，汽车已经成为人类不可缺少的交通运输工具。但是，在汽车产业高速发展、汽车产量和保有量不断增加的同时，汽车也带来了大气污染，即汽车尾气污染。在中国大中型城市，汽车尾气排放已成为主要的大气污染源。有资料表明，上海市的汽车总量只相当于日本东京的1/12，但空气中主要由汽车排放的CO、HC和NOx的总量却基本相同。

汽油主要由碳和氢组成，汽油正常燃烧时生成二氧化碳、水蒸气和过量的氧等物质。但由于燃料中含有其他杂质和添加剂，且燃料常常不能完全燃烧，常排出一些有害物质。研究表明，汽车尾气成分非常复杂，有100种以上，其主要污染物包括一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物。另外，汽车用油大多数掺有防爆剂四乙基铅或甲基铅，燃烧后生成的铅及其化合物均为有毒物质。城市大气中的铅60%以上来自汽车含铅汽油的燃烧。人体中铅含量超标可引发心血管系统疾病，并影响肝、肾等重要器官的功能及神经系统。由于铅尘比重大，通常积聚在1米左右高度的空气中，因此对儿童的威胁最大。

甲醇车用汽油二十世纪70年代因二次石油危机的影响，美国、日本、德国和瑞典等国先后投入人力、物力进行甲醇燃料及甲醇汽车配套技术的研究开发；美国侧重于推广M70、M85 （指甲醇及添加剂占比70%、85％，汽油占比30%、15%的车用甲醇汽油），德国侧重于 M100（甲醇及添加剂占比100%）。而甲醇车用汽油则需要定点生产的甲醇汽车使用，阻碍甲醇汽油推广应用。

中国在用汽车量随着经济的迅速发展和社会需要的增加，将大幅度增长。由此可见，减少汽车尾气排放物的紧迫性。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种CFMV车用清洁燃料，该燃料辛烷值高，不需要添加四乙基铅或甲基铅等防爆剂，不含硫、锰、铅等有害物质；排放尾气中CO、CH、NO等污染物质低于商品汽油。（CFMV指醇基车用清洁燃料，英文中Clean Fuel Based on Methanol for Motor Vehicles 取其关键单词之缩写而成。）

解决以上技术问题的本发明中的一种CFMV车用清洁燃料，其特征在于：所述燃料由高辛烷值稳定轻烃、甲醇和添加剂组成，其原料体积百分比为：高辛烷值稳定轻烃13-30%，甲醇65-85%，添加剂1-5%。

所述原料体积百分比为：高辛烷值稳定轻烃15-25%，甲醇71-82%，添加剂2-4%。

所述原料体积百分比为：高辛烷值稳定轻烃17%，甲醇80%，添加剂3%。

所述高辛烷值稳定轻烃是以甲醇为原料，甲醇汽化器汽化后进入预热器混合预热到280-310℃，再进入反应器完成烃化、重整反应，生成所需要的轻烃，再用风冷器或/和水冷器冷却到20-45℃、气液分离器中分离成冷凝液和气体，冷凝液即为高辛烷值稳定轻烃。

其中所述气体为未冷凝的低碳组分，可作为返气与经甲醇汽化器汽化后的甲醇混合回用，其中经甲醇汽化器汽化后的甲醇与返气按体积比1:3-4进入预热器混合预热。

优化方案中甲醇汽化器汽化后进入预热器混合预热到300℃。

其中，甲醇汽化器温度90-100℃、压力0.15-0.2MPa，反应器温度300-400℃、压力0.1-0.5MPa。

所述高辛烷值稳定轻烃辛烷值93-98，质量分数硫含量＜0.001%，苯含量＜0.3%。高辛烷值稳定轻烃主要为芳烃、烷烃和烯烃等碳氢化合物，如正丁烷，顺丁烯，正戊烷，戊烯，环戊烷，顺己烯，二甲基戊烯，三甲基戊烷，三乙基戊烯，对二甲苯，邻二甲苯，邻甲乙苯，对二乙苯和三甲苯等近200种碳12以下的烷烃、芳烃、烯烃的混合物。

所述甲醇为精甲醇。甲醇是以煤炭、天然气、工业废气（如钢铁、水泥、炼焦等产业所产生的伴生气、再生气等）、秸秆等生物质生产的精甲醇。精甲醇按照“车用燃料甲醇”GB/T23510-2009标准采购，水≤0.15%，蒸发残渣≤0.003%。

所述添加剂为环保型甲醇改性剂，为专利号20101018511.6中的环保型甲醇汽油多功能增效剂，具体为以下重量份的组份：甲基叔丁基醚35 ～45份，甲酸甲酯20 ～ 30份，二甲苯20 ～ 30份，烷基异丙醇10 ～ 20份，叔丁醇5 ～ 20份，二茂铁0.1 ～ 0.5份，苯骈三氮唑0.05 ～ 0.1份，十二烷基异辛酸酯0.5 ～1份，三乙醇胺0.1份。

所述CFMV车用清洁燃料中研究法辛烷值≥93，铅含量/mg/L≤1，硫含量/mg/kg≤10，锰含量/mg/kg≤2，有机氯含量/mg/kg≤1，实际胶质/mg/100mL≤2。

本发明中的一种CFMV车用清洁燃料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将高辛烷值稳定轻烃装入稳定轻烃贮罐备用；

（2）将甲醇装于甲醇贮罐，由计量泵计量后送入喷射混合器，再加入添加剂混合均匀后送往配置贮罐；

（3）将配置贮罐中的甲醇与添加剂的混合物由泵送入喷射器，并与来自稳定轻烃贮罐的高辛烷值稳定轻烃混合均匀，再送入成品贮罐；

（4）贮存或运输。

本发明具有如下有益效果：

1、CFMV车用清洁燃料与93号汽油的能量替代比为1.1—1.2（即以93#汽油进行比对，相比于商品油的油耗，消耗商品油1升则相当于消耗CFMV车用清洁燃料1.1-1.2升。），而M85甲醇车用汽油与93号汽油的能量替代平均水平为1.5（最好水平为1.4），本发明综合成本占有明显优势，成本远低于商品汽油或甲醇汽油。

2、CFMV车用清洁燃料，辛烷值高，不需要添加四乙基铅或甲基铅等防爆剂，所以不含硫、锰、铅等有害物质；排放尾气中CO、CH、NO等污染物质低于商品汽油。

3、本发明适用性强，适用于任何种类的汽油车，尤其是点燃式发动机汽车。在配制油品（ECU)转换调配器后，可以不变动汽车原结构（尤其是发动机）进行正常运行，也可与普通车用汽油互换、共用。解决了甲醇车用汽油需要定点生产的甲醇汽车才能使用的技术问题。

具体实施方式

用下面的实施例作对本发明进行进一步的说明：

实施例1

一种CFMV车用清洁燃料制备步骤如下：

（1）将高辛烷值稳定轻烃15%装入稳定轻烃贮罐备用；

（2）将甲醇84%装于甲醇贮罐，由计量泵计量后送入喷射混合器，再加入添加剂1%混合均匀后送往配置贮罐；

（4）贮存或运输。

高辛烷值稳定轻烃是以甲醇为原料，甲醇汽化器汽化后与返气按体积比1：3进入预热器混合预热到300℃，再进入反应器完成烃化、重整反应，生成所需要的轻烃，再用风冷器或/和水冷器冷却到30℃、气液分离器中分离成冷凝液和气体，冷凝成液态的组份即为高辛烷值稳定轻烃，其中气体为未冷凝的低碳组分，作为返气回用。高辛烷值稳定轻烃辛烷值（RON）93-98，质量分数硫含量＜0.001%（质量分数），苯含量＜0.3%。高辛烷值稳定轻烃主要为芳烃、烷烃和烯烃等碳氢化合物，如正丁烷，顺丁烯，正戊烷，戊烯，环戊烷，顺己烯，二甲基戊烯，三甲基戊烷，三乙基戊烯，对二甲苯，邻二甲苯，邻甲乙苯，对二乙苯和三甲苯等近200种碳12以下的烷烃、芳烃、烯烃的混合物。其中，甲醇汽化器温度90℃、压力0.15MPa，反应器温度300℃、压力0.1MPa。

甲醇为精甲醇，是以煤炭、天然气、工业废气（如钢铁、水泥、炼焦等产业所产生的伴生气、再生气等）、秸秆等生物质生产的精甲醇。精甲醇按照“车用燃料甲醇”GB/T23510-2009标准采购，水≤0.15%，蒸发残渣≤0.003%。

添加剂为环保型甲醇改性剂，有效成份主要是甲基叔丁基醚、甲酸甲酯、二甲氧基甲烷、苯或甲苯或二甲苯、抗腐蚀剂有机物TTA或MBT，其作用是增加互溶性、抗腐蚀性。添加剂具体为以下重量份的组份：甲基叔丁基醚35份，甲酸甲酯20份，二甲苯20份，烷基异丙醇10份，叔丁醇5份，二茂铁0.1份，苯骈三氮唑0.05份，十二烷基异辛酸酯0.5份，三乙醇胺0.1份。

实施例2

其它内容如实施例1，燃料制备步骤如下：

（1）将高辛烷值稳定轻烃30%装入稳定轻烃贮罐备用；

（2）将甲醇65%装于甲醇贮罐，由计量泵计量后送入喷射混合器，再加入添加剂5%混合均匀后送往配置贮罐；

（4）贮存或运输。

高辛烷值稳定轻烃是以甲醇为原料，甲醇汽化器汽化后与返气按体积比1：4进入预热器混合预热到280℃，再进入反应器完成烃化、重整反应，生成所需要的轻烃，再用风冷器或/和水冷器冷却到20℃、气液分离器中分离成冷凝液和气体，冷凝成液态的组份即为高辛烷值稳定轻烃，其中气体为未冷凝的低碳组分，作为返气回用。高辛烷值稳定轻烃辛烷值（RON）93-98，质量分数硫含量＜0.001%（质量分数），苯含量＜0.3%。其中，甲醇汽化器温度100℃、压力0.2MPa，反应器温度400℃、压力0.5MPa。

添加剂具体为以下重量份的组份：甲基叔丁基醚45份，甲酸甲酯30份，二甲苯30份，烷基异丙醇20份，叔丁醇20份，二茂铁0.5份，苯骈三氮唑0.1份，十二烷基异辛酸酯1份，三乙醇胺0.1份。

实施例3

其它内容如实施例1，燃料制备步骤如下：

（1）将高辛烷值稳定轻烃25%装入稳定轻烃贮罐备用；

（2）将甲醇71%装于甲醇贮罐，由计量泵计量后送入喷射混合器，再加入添加剂4%混合均匀后送往配置贮罐；

（4）贮存或运输。

高辛烷值稳定轻烃是以甲醇为原料，甲醇汽化器汽化后与返气按体积比1：3.5进入预热器混合预热到310℃，再进入反应器完成烃化、重整反应，生成所需要的轻烃，再用风冷器或/和水冷器冷却到45℃、气液分离器中分离成冷凝液和气体，冷凝成液态的组份即为高辛烷值稳定轻烃，其中气体为未冷凝的低碳组分，作为返气回用。高辛烷值稳定轻烃辛烷值（RON）93-98，质量分数硫含量＜0.001%（质量分数），苯含量＜0.3%。其中，甲醇汽化器温度95℃、压力0.18MPa，反应器温度350℃、压力0.3MPa。

添加剂具体可为以下重量份的组份：甲基叔丁基醚40份，甲酸甲酯25份，二甲苯25份，烷基异丙醇15份，叔丁醇10份，二茂铁0.3份，苯骈三氮唑0.08份，十二烷基异辛酸酯0.8份，三乙醇胺0.1份。

实施例4

其它内容如实施例1，燃料制备步骤如下：

（1）将高辛烷值稳定轻烃16%装入稳定轻烃贮罐备用；

（2）将甲醇82%装于甲醇贮罐，由计量泵计量后送入喷射混合器，再加入添加剂2%混合均匀后送往配置贮罐；

（4）贮存或运输。

高辛烷值稳定轻烃是以甲醇为原料，甲醇汽化器汽化后与返气按体积比1：3进入预热器混合预热到290℃，再进入反应器完成烃化、重整反应，生成所需要的轻烃，再用风冷器或/和水冷器冷却到25℃、气液分离器中分离成冷凝液和气体，冷凝成液态的组份即为高辛烷值稳定轻烃，其中气体为未冷凝的低碳组分，作为返气回用。高辛烷值稳定轻烃辛烷值（RON）93-98，质量分数硫含量＜0.001%（质量分数），苯含量＜0.3%。其中，甲醇汽化器温度98℃、压力0.16MPa，反应器温度380℃、压力0.2MPa。

添加剂具体可为以下重量份的组份：甲基叔丁基醚38份，甲酸甲酯24份，二甲苯23份，烷基异丙醇12份，叔丁醇15份，二茂铁0.4份，苯骈三氮唑0.06份，十二烷基异辛酸酯0.6份，三乙醇胺0.1份。

实施例5

其它内容如实施例1，燃料制备步骤如下：

（1）将高辛烷值稳定轻烃17%装入稳定轻烃贮罐备用；

（2）将甲醇80%装于甲醇贮罐，由计量泵计量后送入喷射混合器，再加入添加剂3%混合均匀后送往配置贮罐；

（4）贮存或运输。

高辛烷值稳定轻烃是以甲醇为原料，甲醇汽化器汽化后与返气按体积比1：4进入预热器混合预热到305℃，再进入反应器完成烃化、重整反应，生成所需要的轻烃，再用风冷器或/和水冷器冷却到40℃、气液分离器中分离成冷凝液和气体，冷凝成液态的组份即为高辛烷值稳定轻烃，其中气体为未冷凝的低碳组分，作为返气回用。高辛烷值稳定轻烃辛烷值（RON）93-98，质量分数硫含量＜0.001%（质量分数），苯含量＜0.3%。其中，甲醇汽化器温度92℃、压力0.17MPa，反应器温度320℃、压力0.4MPa。

添加剂具体可为以下重量份的组份：甲基叔丁基醚42份，甲酸甲酯28份，二甲苯27份，烷基异丙醇16份，叔丁醇8份，二茂铁0.2份，苯骈三氮唑0.07份，十二烷基异辛酸酯0.8份，三乙醇胺0.1份。

实施例6

其它内容如实施例1，燃料制备步骤如下：

（1）将高辛烷值稳定轻烃16%装入稳定轻烃贮罐备用；

（2）将甲醇81%装于甲醇贮罐，由计量泵计量后送入喷射混合器，再加入添加剂3%混合均匀后送往配置贮罐；

（4）贮存或运输。

高辛烷值稳定轻烃是以甲醇为原料，甲醇汽化器汽化后进入预热器混合预热到295℃，再进入反应器完成烃化、重整反应，生成所需要的轻烃，再用风冷器或/和水冷器冷却到30℃、气液分离器中分离成冷凝液和气体，冷凝成液态的组份即为高辛烷值稳定轻烃。高辛烷值稳定轻烃辛烷值（RON）93-98，质量分数硫含量＜0.001%（质量分数），苯含量＜0.3%。其中，甲醇汽化器温度96℃、压力0.19MPa，反应器温度360℃、压力0.5MPa。

添加剂具体可为以下重量份的组份：甲基叔丁基醚43份，甲酸甲酯22份，二甲苯22份，烷基异丙醇18份，叔丁醇18份，二茂铁0.5份，苯骈三氮唑0.09份，十二烷基异辛酸酯0.9份，三乙醇胺0.1份。

实施例7

其它内容如实施例1，燃料制备步骤如下：

（1）将高辛烷值稳定轻烃15%装入稳定轻烃贮罐备用；

（2）将甲醇82%装于甲醇贮罐，由计量泵计量后送入喷射混合器，再加入添加剂3%混合均匀后送往配置贮罐；

（4）贮存或运输。

添加剂具体可为以下重量份的组份：甲基叔丁基醚44份，甲酸甲酯29份，二甲苯29份，烷基异丙醇19份，叔丁醇17份，二茂铁0.3份，苯骈三氮唑0.05份，十二烷基异辛酸酯0.5份，三乙醇胺0.1份。

实施例8

其它内容如实施例1，燃料制备步骤如下：

（1）将高辛烷值稳定轻烃28%份装入稳定轻烃贮罐备用；

（2）将甲醇68%装于甲醇贮罐，由计量泵计量后送入喷射混合器，再加入添加剂4%混合均匀后送往配置贮罐；

（4）贮存或运输。

添加剂具体可为以下重量份的组份：甲基叔丁基醚41份，甲酸甲酯27份，二甲苯28份，烷基异丙醇17份，叔丁醇16份，二茂铁0.4份，苯骈三氮唑0.06份，十二烷基异辛酸酯0.6份，三乙醇胺0.1份。

实施例9

其它内容如实施例1，燃料制备步骤如下：

（1）将高辛烷值稳定轻烃20%份装入稳定轻烃贮罐备用；

（2）将甲醇75%装于甲醇贮罐，由计量泵计量后送入喷射混合器，再加入添加剂5%混合均匀后送往配置贮罐；

（4）贮存或运输。

添加剂具体可为以下重量份的组份：甲基叔丁基醚36份，甲酸甲酯23份，二甲苯21份，烷基异丙醇3份，叔丁醇9份，二茂铁0.1份，苯骈三氮唑0.05份，十二烷基异辛酸酯0.8份，三乙醇胺0.1份。

实施例10

其它内容如实施例1，燃料制备步骤如下：

（1）将高辛烷值稳定轻烃22%份装入稳定轻烃贮罐备用；

（2）将甲醇77%装于甲醇贮罐，由计量泵计量后送入喷射混合器，再加入添加剂2%混合均匀后送往配置贮罐；

（4）贮存或运输。

添加剂具体可为以下重量份的组份：甲基叔丁基醚37份，甲酸甲酯26份，二甲苯24份，烷基异丙醇11份，叔丁醇12份，二茂铁0.3份，苯骈三氮唑0.08份，十二烷基异辛酸酯0.7份，三乙醇胺0.1份。

实施例11

其它内容如实施例1，燃料制备步骤如下：

（1）将高辛烷值稳定轻烃13%份装入稳定轻烃贮罐备用；

（2）将甲醇85%装于甲醇贮罐，由计量泵计量后送入喷射混合器，再加入添加剂2%混合均匀后送往配置贮罐；

（4）贮存或运输。

添加剂具体可为以下重量份的组份：甲基叔丁基醚39份，甲酸甲酯21份，二甲苯26份，烷基异丙醇14份，叔丁醇19份，二茂铁0.3份，苯骈三氮唑0.08份，十二烷基异辛酸酯0.8份，三乙醇胺0.1份。

实施例12

其它内容如实施例1，燃料制备步骤如下：

（1）将高辛烷值稳定轻烃15%份装入稳定轻烃贮罐备用；

（2）将甲醇83%装于甲醇贮罐，由计量泵计量后送入喷射混合器，再加入添加剂2%混合均匀后送往配置贮罐；

（4）贮存或运输。

添加剂具体可为以下重量份的组份：甲基叔丁基醚40份，甲酸甲酯24份，二甲苯21份，烷基异丙醇15份，叔丁醇7份，二茂铁0.4份，苯骈三氮唑0.08份，十二烷基异辛酸酯0.8份，三乙醇胺0.1份。

本发明中CFMV车用清洁燃料性能指标如下表1：

表1 CFMV车用清洁燃料的性能指标

试验一

CFMV车用清洁燃料与93#商品汽油台驾排放试验，在西华大学内燃机研究所测试，试验参照标准G13/T 18297-2001 汽车发动机性能试验方法，GB 18285-2005 点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法(双怠速法及简易工况法)。

结果如下表2：

表2 CFMV车用清洁燃料与93#商品汽油台驾排放试验结果比较表

从以上表可看出CFMV车用清洁燃料与93号汽油的能量替代比为1.1—1.2，而M85甲醇车用汽油与93号汽油的能量替代平均水平为1.5（最好水平为1.4），本发明综合成本占有明显优势，成本远低于商品汽油或甲醇汽油。

成本比较如下表3：

CFMV车用清洁燃料与93号商品汽油出厂价格比较

（注：以目前商品汽油处于低价位比较）。

Claims

1.一种CFMV车用清洁燃料，其特征在于：所述燃料由高辛烷值稳定轻烃、甲醇和添加剂组成，其原料体积百分比为：高辛烷值稳定轻烃13-30%，甲醇65-85%，添加剂1-5%。

2.根据权利要求1所述的一种CFMV车用清洁燃料，其特征在于：所述原料体积百分比为：高辛烷值稳定轻烃15-25%，甲醇71-84%，添加剂2-4%。

3.根据权利要求2所述的一种CFMV车用清洁燃料，其特征在于：所述原料体积百分比为：高辛烷值稳定轻烃17%，甲醇80%，添加剂3%。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种CFMV车用清洁燃料，其特征在于：所述高辛烷值稳定轻烃是以甲醇为原料，甲醇汽化器汽化后进入预热器混合预热到280-310℃，再经过反应器反应、冷却器冷却到20-45℃、气液分离器中分离成冷凝液和气体步骤，分离出的冷凝液即为高辛烷值稳定轻烃。

5.根据权利要求4所述的一种CFMV车用清洁燃料，其特征在于：所述气体为未冷凝的低碳组分，作为返气与经甲醇汽化器汽化后的甲醇混合回用，其中经甲醇汽化器汽化后的甲醇与返气按体积比1:3-4进入预热器混合预热。

6.根据权利要求4或5中任一项所述的一种CFMV车用清洁燃料，其特征在于：所述高辛烷值稳定轻烃辛烷值93-98，质量分数硫含量＜0.001%。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的一种CFMV车用清洁燃料，其特征在于：所述甲醇为精甲醇。

8.根据权利要求1所述的一种CFMV车用清洁燃料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将高辛烷值稳定轻烃装入稳定轻烃贮罐备用；

（4）贮存或运输。

9.根据权利要求1所述的一种CFMV车用清洁燃料，其特征在于：所述CFMV车用清洁燃料中研究法辛烷值≥93，铅含量/mg/L≤1，硫含量/mg/kg≤10，锰含量/mg/kg≤2，有机氯含量/mg/kg≤1，实际胶质/mg/100mL≤2。