CN105542877A - 一种甲醇燃料、改良型汽油及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种甲醇燃料、改良型汽油及其制备方法。甲醇燃料配方为：按重量计，甲醇50-65％，甲苯30-45％和辅助添加剂4-8％；所述辅助添加剂由40-60％的石油醚、25-35％的异戊醇和余量的其它添加剂组成。改良型汽油是由上述甲醇燃料和任意基础汽油组成。甲醇燃料的制备方法是直接将甲醇、甲苯和辅助添加剂混合。本发明的甲醇燃料不含苯等毒性较大的成分，安全性能完全达标，可以无障碍替代基础汽油，而且与现有的甲醇燃料相比，对发动机的腐蚀性降低，且具有清洗积碳，供氧的特点，使得油品的燃烧更完全，燃烧效率更高，抑制积碳的产生；从而达到节能减排和提升动力的作用。
Description
技术领域
本发明涉及汽油替代品的提取领域，具体而言，涉及一种甲醇燃料、改良型汽油及其制备方法。
背景技术
随着汽车工业的快速发展和人们生活水平的提高，汽车已经进入到了千家万户，但带来的问题是汽油越来越短缺，这样迫使人们开发各种汽油替代品，目前有前景的替代品之一是甲醇燃料。
广义的甲醇燃料包括两大类，一类是基础汽油(90号、92号、93号、95号、97号、98号等)和甲醇及添加剂按一定比例调配而成的燃料，一类是不含基础汽油仅由甲醇及添加剂调配而成的燃料。与前者相比，后者更环保，生产工艺更简单，但是也存在严重缺陷：苯含量过高，至少在20％以上，甚至高达60％，这远远超出国标所规定的1％，导致产品存在非常大的毒性，限制了其应用。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种甲醇燃料，所述的甲醇燃料不含苯等毒性较大的成分，安全性能完全达标，可以无障碍替代基础汽油，而且与现有的甲醇燃料相比，对发动机的腐蚀性降低，防溶胀、抗氧化、助燃、润滑、防结晶等性能大大改善。
本发明的第二目的在于提供一种改良型汽油，所述的改良型汽油适用范围广，更适宜基础汽油或甲醇燃料临时短缺的情况下使用。
本发明的第三目的在于提供一种所述的甲醇燃料的制备方法，所述的制备方法具有工艺简单、效率高、成本低等优点。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种甲醇燃料，主要由以下成分制成：按重量计，甲醇50-65％，甲苯30-45％和辅助添加剂4-8％；所述辅助添加剂由40-60％的石油醚、25-35％的异戊醇和余量的其它汽油用添加剂组成。
上述甲醇燃料是以甲苯和甲醇为主要成分，添加少量的辅助添加剂调配而成。该配方通过调整各成本的比例以及添加剂的加入将传统甲醇燃料配方中的苯替换为甲苯，从而避免了苯所带来的巨大毒性。应当注意的是，由于现有技术中的甲苯纯度还不能达到极限值100％，而是含有微量的苯等杂质，因此制成的甲醇燃料不可避免地会含有微量苯，但该杂质含量肯定远远低于国标规定的1％。
甲醇、甲苯、石油醚、异戊醇和其它添加剂以一定的比例互相融合、协调形成的甲醇燃料可以无障碍替代普通汽油，即替代时不需要更换汽车的发动机等任何零部件，不需要更换润滑油等汽车外加消耗品。同时，上述甲醇燃料的还具有清洗积碳，供氧的特点，使得油品的燃烧更完全，燃烧效率更高，抑制积碳的产生；从而达到节能减排和提升动力的作用。
另外，甲醇燃料中的各成分是在发挥各自主要作用的前提下互相融合的，具体如下：
甲醇是燃料的主体，提供燃烧所需的碳、氢、氧元素，其本身的热值为19.1MJ/kg。
甲苯是芳香族碳氢化合物的一员，热值为50MJ/kg，性质与苯很相似，但毒性要低得多。加入甲苯可以提高燃料的碳、氢含量，从而提高热值。并且将甲苯与甲醇以上述比例混合后，碳、氢、氧元素的配比处于燃烧率高的范围，因而得到的燃料具有热效率更高，动力更强劲、尾气排放更清洁更环保的优异特性。
石油醚可以助燃，并且对其它成分的融合起到溶剂的作用。
甲醇对金属、橡胶制品具有腐蚀性和溶胀性，加入异戊醇等可以降低其对发动机的腐蚀性，改善燃料的防溶胀、抗氧化、助燃、增热值、润滑、防结晶及低温启动等性能，从而为无障碍替代汽油提供条件，异丁醇还具有助溶的效果。
优选地，其它汽油用添加剂为以下中的一种或多种：
缓蚀剂、碱金属分离剂、防冻剂、增塑剂、助燃剂、防腐剂、抗氧化剂、抗爆剂、橡胶熟化剂、抗酸碱剂和抗老化剂。
加入以上添加剂可以改善甲醇燃料的腐蚀性、抗氧化性、流动性、易燃性、燃烧率、辛烷值等性能，使其替代汽油的优势更突出。
优选地，其它汽油用添加剂为以下中的一种或多种：苯并三氮唑、异丙醇、异丁醇、正丙醇、环己烷、2,6-二叔丁基对甲酚。
这些添加可以明显改善燃料的各项性能，并且相比其它同功能的添加剂毒性小，对机器的腐蚀性小。
其中，苯并三氮唑的功能是降低对金属的腐蚀性，起到防锈功效；异丁醇是作为抗氧化剂、增塑剂和助溶剂；正丙醇具有防冻以及助溶效果；环己烷的功能是降低甲苯用量，也是溶剂，二叔丁基对甲酚的功能是提高抗老化性以及抗氧化性。
另外，汽油是烷烃，极性小，含有少量溶解性特别好的芳烃，对橡胶有溶胀作用；但本发明中的各种醇(甲醇、异丙醇、异丁醇、正丙醇)极性较大，对橡胶的相容性较弱，是一种很好的抗溶胀剂，可以有效减少对橡胶密封圈的溶胀性；这些醇的凝点也很低，可以起到防冻效果，使燃料在严冬时也能正常使用。
优选地，主要由以下成分制成：按重量计，甲醇50-65％、甲苯30-45％、石油醚1.6-4.8％、异戊醇1-2.8％、苯并三氮唑0.067-0.23％、异丙醇0.067-0.23％、异丁醇0.067-0.23％、正丙醇0.067-0.23％、环己烷0.067-0.23％、2,6-二叔丁基对甲酚0.065-0.25％。
经验证，采用以上种类和配比组成的甲醇燃料综合性能最佳。
优选地，甲醇的物质的量为甲苯的3.8-4.2倍。采用此比例组成的甲醇燃料的热值最高，可以达到48MJ/kg以上，更优选地，甲醇的物质的量为甲苯的4倍。
一种改良型汽油，由权利要求1-5任一项所述的甲醇燃料和基础汽油组成。
以上改良型汽油中的基础汽油可以是任意型号的汽油，例如90号、92号、93号、95号、97号、98号等，并且基础汽油与甲醇燃料的混合比例也是任意的，两者以任意比例组成的燃料都可以正常供汽车使用，同样也不需要改动汽车的任何零部件。
甲醇燃料上文所述的甲醇燃料的制备方法，包括下列步骤：
按照配方，将甲醇、甲苯和辅助添加剂混合，得到产品。
上述方法仅需常温下的“混合”即可完成制备，工艺非常简单，颠覆了传统无铅汽油的生产模式。相比之下，本发明的制备方法必然效率高、成本低。
优化地，所述混合的方法为：
将所有辅助添加剂与甲醇混合，得到原料A；
将所述原料A和甲苯混合，得到产品。
采用逐步混合的方式，可以使甲醇、甲苯充分改性，使两个主要成分与添加剂能充分融合。
优化地，将所有辅助添加剂与甲醇混合的条件为：搅拌5min以上。
混匀程度对甲醇燃料的燃烧性能具有至关重要的影响，经验证，将所有辅助添加剂与甲醇混合搅拌10min以上后甲醇燃料的燃烧性能基本稳定。同理，优化地，将所述原料A和甲苯混合的条件为：搅拌10min以上。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)甲醇燃料的苯含量为零，安全性大大提高。
(2)甲醇燃料替代普通汽油时，不需要改动汽车零部件，更换润滑油、防冻液等。
(3)甲醇燃料的动力、热值、油耗、燃点与普通汽油相当，并且防溶胀、抗氧化、助燃、增热值、润滑、防结晶等性能大大改善。
(4)甲醇燃料可以与任意型号的基础汽油以任意比例混合使用。
(5)甲醇燃料的生产工艺颠覆了传统无铅汽油的生产模式，工艺流程大大简化，生产效率随之提高，生产成本随之降低。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1-5
实施例1-5的甲醇燃料配方如表1所示，制备方法如下：
按照配方，将所有辅助添加剂与甲醇混合，搅拌，得到原料A；再将原料A和甲苯混合，搅拌，得到产品。
表1实施例1-5的甲醇燃料配方
实施例6：
将实施例1的甲醇燃料与90号汽油以1:1的体积比混合。
实施例7：
将实施例1的甲醇燃料与93号汽油以1:1的体积比混合。
实施例8：
将实施例1的甲醇燃料与95号汽油以1:1的体积比混合。
实施例9：
将实施例1的甲醇燃料与97号汽油以1:1的体积比混合。
实施例10：
将实施例1的甲醇燃料与93号汽油以5:1的体积比混合。
实施例11：
将实施例1的甲醇燃料与93号汽油以1:5的体积比混合。
实施例12：
将实施例1的甲醇燃料与92号汽油以1:1的体积比混合。
实施例13：
将实施例1的甲醇燃料与98号汽油以1:1的体积比混合。
实验
测试上述实施例1-13的所有类型燃料的质量性能及动力性能，结果均显示，其可以在不更换汽车零部件的条件下替代基础(普通)汽油，并达到与基础汽油动力性能相当的效果。为简要描述，以下表2-11仅列举实施例1的测试结果。
表2实施例1的质量性能
注1：该样品烯烃含量超过了方法的检测范围(烯烃测定范围为0.5％～70％)，结果仅供参考。
表3实施例1的等速行驶燃料消耗量试验结果(检测标准GB/T12545.1-2008)
表4实施例1的驱动轮输出功率试验结果(检测标准GB/T18276-2000)
| 牵引功率(km) | 60km/h | 90km/h |
| 1 | 36.3 | 49.6 |
| 2 | 37.5 | 49.8 |
| 3 | 36.8 | 49.6 |
| 4 | 36.2 | 49.8 |
| 5 | 36.4 | 49.6 |
| 6 | 33.7 | 49.6 |
| 平均值 | 36.2 | 49.7 |
表5测试车辆参数表
| 品牌车型号 | 长城 | 里程其实表读数(km) | |
| 车辆型号 | 哈佛 | 最大总质量(kg) | 1870 |
| 发动机排量(L) | 1.5 | 整备质量(kg) | 1495 |
| 进气方式 | 涡轮增压 | 变速器型式 | 手动表示 |
| 驱动形式 | 前置前驱 | 燃料类型及标号 | 92#汽油 |
注：表5为表3、4的等速行驶燃料消耗量试验和驱动轮输出功率试验的测试车辆参数
表6帕萨特SVW71810轿车工况法污染物排放及燃油经济性测试结果(GB18352.3-2005)
表7耐久试验前后发动机尺寸测量-93#汽油
| 测试项目 | 耐久试验前 | 耐久试验后 | 变化值 |
| 活塞裙部直径 | 81.971 | 81.971 | 0 |
| 活塞顶部直径 | 81.86 | 81.86 | 0 |
| 活塞第一道环环槽高度 | 1.21 | 1.21 | 0 |
| 活塞第二道环环槽高度 | 1.21 | 1.21 | 0 |
| 活塞油环环槽高度 | 2.01 | 2.01 | 0 |
| 第一道环环高 | 1.18 | 1.179 | -0.001 |
| 第二道环环高 | 1.18 | 1.18 | 0 |
| 油环环高 | 1.981 | 1.981 | 0 |
| 缸孔直径 | 82.002 | 82.003 | 0.001 |
| 气门杆直径 | 6.948 | 6.946 | -0.002 |
| 气门头部直径进气门 | 32.896 | 32.896 | 0 |
| 排气门 | 27.407 | 27.407 | 0 |
| 曲轴轴颈 | 33.009 | 33.008 | -0.001 |
| 轴拐直径 | 50.8 | 50.8 | 0 |
表8耐久试验前后发动机尺寸测量-实施例1
| 测试项目 | 耐久试验前 | 耐久试验后 | 变化值 |
| 活塞裙部直径 | 81.971 | 81.97 | -0.001 |
| 活塞顶部直径 | 81.86 | 81.86 | 0 |
| 活塞第一道环环槽高度 | 1.21 | 1.21 | 0 |
| 活塞第二道环环槽高度 | 1.21 | 1.21 | 0 |
| 活塞油环环槽高度 | 2.01 | 2.01 | 0 |
| 第一道环环高 | 1.179 | 1.179 | 0 |
| 第二道环环高 | 1.18 | 1.179 | -0.001 |
| 油环环高 | 1.981 | 1.981 | 0 |
| 缸孔直径 | 82.003 | 82.004 | 0.001 |
| 气门杆直径 | 6.946 | 6.944 | -0.002 |
| 气门头部直径进气门 | 32.896 | 32.896 | 0 |
| 排气门 | 27.407 | 27.406 | -0.001 |
| 曲轴轴颈 | 33.008 | 33.008 | 0 |
| 轴拐直径 | 50.8 | 50.799 | -0.001 |
注：表7和表8的测试设备均为FC2000汽油发动机，检测条件为：油门全开；2500r/min运行0.5h，3500r/min运行0.5h为一循环；各运行70个循环。
表9实施例1稳态工况法排气污染物测试结果(GB18285-2005，测试汽车为大众牌FV7207RBDWG)
| 污染物 | HC(10-6) | CO(％) | NO(10-6) |
| 测试结果 | 21 | 0.02 | 5 |
| 限值 | 230 | 1.3 | 1850 |
表10实施例1稳态工况法排气污染物测试结果(GB18285-2005HJ/T240-2005，测试汽车为沃尔沃牌CAF7252A)
| 污染物 | HC(10-6) | CO(％) | NO(10-6) |
| 测试结果 | 4 | 0.1 | 6 |
| 限值 | 70 | 0.4 | 500 |
表11实施例1稳态工况法排气污染物测试结果(GB18285-2005HJ/T240-2005，测试汽车为别克牌SGM7165ATB)
| 污染物 | HC(10-6) | CO(％) | NO(10-6) |
| 测试结果 | 3 | 0.13 | 11 |
| 限值 | 90 | 0.5 | 700 |
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
Claims (10)
1.一种甲醇燃料，其特征在于，主要由以下成分制成：按重量计，甲醇50-65％，甲苯30-45％和辅助添加剂4-8％；所述辅助添加剂由40-60％的石油醚、25-35％的异戊醇和余量的其它汽油用添加剂组成。
2.根据权利要求1所述的甲醇燃料，其特征在于，所述其它汽油用添加剂为以下中的一种或多种：
缓蚀剂、碱金属分离剂、防冻剂、增塑剂、助燃剂、防腐剂、抗氧化剂、抗爆剂、橡胶熟化剂、抗酸碱剂和抗老化剂。
3.根据权利要求1所述的甲醇燃料，其特征在于，所述其它汽油用添加剂为以下中的一种或多种：苯并三氮唑、异丙醇、异丁醇、正丙醇、环己烷、2,6-二叔丁基对甲酚。
4.根据权利要求1所述的甲醇燃料，其特征在于，主要由以下成分制成：按重量计，甲醇50-65％、甲苯30-45％、石油醚1.6-4.8％、异戊醇1-2.8％、苯并三氮唑0.067-0.23％、异丙醇0.067-0.23％、异丁醇0.067-0.23％、正丙醇0.067-0.23％、环己烷0.067-0.23％、2,6-二叔丁基对甲酚0.065-0.25％。
5.根据权利要求1所述的甲醇燃料，其特征在于，甲醇的物质的量为甲苯的3.8-4.2倍。
6.一种改良型汽油，其特征在于，由权利要求1-5任一项所述的甲醇燃料和基础汽油组成。
7.权利要求1-5任一项所述的甲醇燃料的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
按照配方，将甲醇、甲苯和辅助添加剂混合，得到产品。
8.根据权利要求7所述的甲醇燃料的制备方法，其特征在于，所述混合的方法为：
将所有辅助添加剂与甲醇混合，得到原料A；
将所述原料A和甲苯混合，得到产品。
9.根据权利要求8所述的甲醇燃料的制备方法，其特征在于，将所有辅助添加剂与甲醇混合的条件为：搅拌10min以上。
10.根据权利要求8所述的甲醇燃料的制备方法，其特征在于，将所述原料A和甲苯混合的条件为：搅拌10min以上。
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