CN1060306A - 燃料添加剂 - Google Patents

Abstract

一种液体燃料添加剂或燃烧辅助剂，其可通过把 由海水和强碱制得的固体溶解到与要用添加剂的燃 料相溶混的介质中制得。这些燃料添加剂可直接加 到石油燃料如汽油和轻质油中，其在所有类型的燃烧 发动机都可使用，以改善燃烧性和燃料效率等。

Description

本发明涉及改善石油燃料例如汽油、轻质油等的热效率和其他性能的燃料添加剂，更具体地说，本发明涉及使用在海水中含的碱剂和元素的燃料添加剂。

在如汽车发动机这样的火花点火发动机中，一般地，较高的压缩比产生较高的热效率、较大的马力及增加燃料的效率。但是，在普通的汽油发动机中，过高的压缩比反而导致不合乎要求的热效率的降低，因为燃烧异常或爆震。

因此，如果既要达到高压缩比又要高热效率，就必须使用具有很好的抗爆性的高辛烷值汽油。但是，高辛烷值汽油一般较贵，因为要在汽油中调合相当大量的各种汽油添加剂才能生产出高辛烷值汽油。

另外，汽油的氧化导致产生高分子量的胶状物质，这就使得辛烷值降低，且燃料效率明显变坏。因此，在汽油销售之前必须在汽油中加抗氧化剂。

在轻质油的情况下，对于柴油机（压缩点火发动机）燃料，除了燃料的稳定性和流动性之外，燃料的点火性是很重要的，因此，需要有高点火性的高十六烷值轻油。但是，与普通轻油相比，高十六烷值轻油很贵。

此外，如在汽油的情况下，轻油的氧化降级导致形成高分子量的胶状物质，如果大量的形成胶状物质，可能阻碍燃料的供应，并且可能堵塞燃烧喷咀。为了防止由于轻油的降级而产生的这些问题，必须对轻油进行加氢精制或类似的处理。

本发明人发现海水中所含的某些元素和碱对燃烧性的改善具有协同作用，并研制出用从海水中分离出来的盐的汽油改良剂（日本特许公开No.47，492/1989）。这种改良剂是固体，使用时直接加到装在容器中的燃料中。但是，当溶解到燃料中时，有部分改良剂以固体颗粒的形式分散在燃料中，其可能引起发动机的堵塞问题。

从海水中分离出来的这种固体很容易溶解在水中，但是很难把这种固体本身调合到像汽油和轻质油这样的燃料中，因为其不溶于这样的燃料中。把这种固体溶于醇中是可以做到的。但是，在把这种固体溶于醇中并把所形成的醇溶液加到燃料中的情况下，几乎很难达到所要求的结果，因为这种醇溶液与燃料的比重不同，几乎不可能均匀地混合。

因此，本发明的一个目的是提供能够直接加到像汽油和轻质油这样的燃料中的燃料添加剂，以改善燃烧的效率、净化燃烧系统的废气并增加输出功率。

本发明所提供的燃料添加剂是把通过下述方法得到的固体溶解到与要用所说的添加剂的燃料可溶混的介质中制备的，所述固体的制备方法包括：（ⅰ）酸化海水，（ⅱ）把强碱加到该酸化的海水中直到很高的PH值;（ⅲ）除去其中形成的沉淀，得到一种溶液;然后，（ⅳ）从该溶液中除去水。

按照下述方法，如U.S.P.4，956，157（相当于日本特许公开No.279，994/1989）题为“从海水中分离盐的方法”所公开的方法可以从海水中得到本发明要用的固体。

第一步，用含硫酸根离子的强酸把海水调到低PH值，然后，把强碱加入其中直至高PH值，并从该溶液中分离出形成的沉淀。

可用于本发明的方法的含硫酸根离子的强酸的例子是百分之几浓度的稀硫酸，也可以用通过把浓度3-5%的硫酸加到其中溶解有活性磷酸钙的水溶液中然后从形成的混合物中除去沉淀所制备的水溶液（这样得到的含硫酸根离子的水溶液下文称为“P-S酸”）。虽然P-S酸表现出PH约0.2的强酸性，但是，它不像普通的强酸如硫酸，即使当接触到皮肤时也可以是很安全并没有危害的。在海水中加入百分之几（以海水为基准）的稀硫酸或P-S酸，然后让生成的混合物静置2-3小时，可把海水的PH调到2.0或更低的PH值。在这一步中，可能形成微量沉淀，其可通过例如，过滤的方法，与在原始海水中悬浮的物质一起除去。

然后，用强碱处理该混合物到高PH值，并沉淀盐类，如碱土金属和其他金属的硫酸盐，这些盐类在高PH值时溶解度降低。可以使用的强碱的例子包括氢氧化钠（固体）和通过把氢氧化钠溶解到氢氧化钙水溶液中制得的水溶液（后者下文称之为“Ca-Na溶液”）。

所用强碱的量要足以达到上述目的。在通常的情况下，氢氧化钠（固体）的用量为约3（重）%（以海水的重量为基准），Ca-Na溶液的用量为约5（重）%，并且海水的PH升到13或更高。加入强碱之后，让形成的混合物静置10小时或更长的时间，在这期间沉淀出沉淀物。

然后，除去沉淀，得到溶液（A），其是含碱金属离子和碱土金属离子如Ca和Mg的碱性溶液，其碱金属的量与海水中的含量相同，碱土金属离子的量低于海水中的量。在溶液（A）中所含的阴离子大多由氢氧根离子和氯离子组成。把溶液（A）蒸煮到它原始体积的约10-15%，然后冷却以沉淀沉淀物（B），然后除去其中的沉淀物得到溶液（D），接着，完全除去溶液（D）中所含的水，得到所需要的固体（C），固体（C）的元素分析结果列于表1。

由表1可以明显看出，固体（C）主要由Na和Ca的盐、氧化物和氢氧化物组成，因而其显示出强碱性。

人们知道，过碱或碱土金属氧化物与金属钠混合是强碱性，并且表现出很好的催化活性。固体（C）估计含过碱和基本上类似于过碱的物质，它作为燃料改良剂的作用估计是基于其过碱的独特性能。

表1

	（重）％
			元素	固体（C)	沉淀物（B)
NaLiKCaMgSrBSiFeAlCrTiBrClS	46.20.0081.20.0090.0070.0010.0150.480.0050.0800.0010.0120.020262.5	33.70.00090.4770.2036.100.01940.01690.06970.00180.00340.0003未测未测未测3.81

按照本发明，这些添加剂可以通过把固体（C）溶解到与要用所述添加剂的燃烧可溶混的介质中而制得。最好用由煤油和一种或多种醇的混合物组成的介质，因为固体（C）虽然很容易溶于水和醇，但是其通常很难溶于石油燃料如汽油和轻质油中。当用该由溶剂的混合物组成的介质时，这些添加剂可很容易与燃料混合成均相状态。

所用的煤油与醇的比例及醇的类型可以根据施用这类添加剂的燃料的类型变化，用含甲醇和丁醇与适量煤油的介质可能是最好的。

通过把固体（C）与醇（如甲醇）一起捏和，然后把捏和的产物溶于煤油和醇的混合物或醇中来制备固体（C）的浓缩物可能是有利的，当使用时，根据要用该浓缩物的燃料的种类可以用煤油或其他适当的溶剂稀释浓缩物。固体（C）的最终浓度虽然可以根据要用该固体的燃料的类型改变，但最好为0.05%至百分之几。

按照本发明，这样得到的添加剂可以直接加到燃料如汽油、重油、轻质油等中。当加到燃料中时，这些添加剂不仅可以改善燃烧效率和燃料效率，而且也可以减少废气中所含的有害气体如烃和CO的含量。

因为固体（C）的强碱性，当这些添加剂加到燃料中之后，这些添加剂就与燃料反应，形成反应产物。当这些添加剂直接用于燃烧的燃料或与这些添加剂混合的燃料用于锅炉、炉子或类似设备时是没有问题的。但是，当从燃料与添加剂发生反应的燃料罐供给燃料时，反应产物可能堵塞点火发动机的燃料供给系统。为了避免这种堵塞情况，最好调整添加剂的PH值。

本发明人研制的一种酸混合物可用来调整该添加剂的PH。该酸混合物是通过捏和一种烧结产物与硫酸而制得的。该烧结产物是通过在高温，例如大于1000℃下，烘烤在分离海水中的盐过程中得到的沉淀物（B）和主要由磷酸钙组成的钙化合物的混合物得到的。该混合物是弱酸，可很容易溶于这些添加剂中，并可容易地调节该添加剂的PH。如表1所示，沉淀物（A）主要含有Na、Mg、K和Ca，其是碱性物质。

作为与沉淀物（B）一起烧结的钙化合物，可以用主要由磷酸钙组成的烘烤的动物骨头。在高温下烘烤骨头除去有机物质，并进一步在高于700℃烘烤。钙化合物和沉淀物（B）以2∶1-1∶2（重量比）的比例混合，并在高温，例如900-1200℃烧结。

这样得到的烧结产物以适当的比例与硫酸一起捏和得到酸混合物。把百分之几，约1-2%的该捏和的酸混合物加到燃料中调节其PH值。

实施例

下面的实施例将进一步说明本发明。

1.P-S酸的制备

在1升纯水中溶解50克主要由磷酸钙组成的烘烤的动物骨粉，得到一种PH为13或更高的水溶液，在该溶液中加入5%（以该水溶液的重量为基准）浓硫酸，制得PH为0.2的P-S酸。

2.海水的分离

在500升海水中加入10升上述制备的P-S酸，让形成的混合物静置3小时，然后过滤除去其中所含的不溶物。过滤后，该海水的PH值是1.6。在500毫升所形成的海水中加入15公斤氢氧化钠，让得到的混合物静置10小时，然后过滤掉形成的沉淀物，得到PH13.4的溶液（A）。

3.固体的制备

把10升溶液（A）加热，蒸发掉其中所含的水，得到1.5升浓缩液。把该浓缩液迅速冷却，形成沉淀，从中除去沉淀得到溶液（B）。把1升溶液（B）进一步加热至干，得到322克固体（C）。

4.添加剂的制备

在300毫升下述溶剂的混合物中

甲醇  60毫升

丁醇  100毫升

煤油  140毫升

加入7.5克固体（C），搅拌所形成的混合物，得到燃料添加剂浓缩物。

然后，用煤油稀释该浓溶液，以调整固体（C）的浓度到1%。

按照本发明，把这样得到的燃料添加剂以约1%（体积）的浓度加到煤油中，把含这种添加剂的煤油在燃油加热器中燃烧，完全没有产生令人不愉快的煤油的气味特征，从热值看，燃烧是很好的。

当把所制备的添加剂浓缩物直接加到重油中，把加添加剂的重油燃烧时，此时所剩余的残余物是不溶解的。在这种情况下，燃料的燃烧状态也可以改善。

实施例1和2

把上文制得的添加剂加到汽油发动机汽车的燃料中（120毫升添加剂/60升汽油），或加到柴油发动机汽车的燃料中（180毫升添加剂/60升轻质油），这些汽车进行车试验，分析汽油发动机汽车的废气。用同样的汽车，用不加添加剂的同样的燃料进行同样的试验。得到的结果列于表2。

表2

	CD(%)	烃（ppm)	燃料消耗（Km/l)
				实施例1（汽油）	0.5	100	11.7
对照1	3.0	200	9.5
				实施例2（柴油）	-	-	3.35
对照2	-	-	2.4

由表中所示的结果明显地看出，汽油发动机汽车的废气中所含的CO和烃类的含量可明显地降低，两种情况的燃料消耗可明显地改善。在柴油发动机汽车的情况下，黑烟的量可以明显减少。

5.酸混合物的制备

把沉淀物（B）加热至干，得到200克固体。固体（B）和主要由磷酸钙组成的烘烤的动物骨粉，以1∶1比例的混合物在电炉中烧结，逐渐升高温度，并在约1200℃保持约50分钟。捏和1克该烧结物和1毫升硫酸得到酸混合物。把10克该酸混合物加到1升上述的浓缩液中，然后把该浓缩液用煤油稀释，以便调整固体（C）的浓度到1%。

实施例3

把上文制备的0.5（体）%的添加剂加到汽油发动机汽车的燃料中，该汽车进行行车试验，并分析废气。用同样的汽车，用不加添加剂的同样的燃料进行同样的试验（对照3）。所得的结果列于表3。

表3

添加剂的量  CO  HC  燃料消耗

（体%）  （%）  （ppm）  （Km/L）

实施例3  0.5  0.025  50  8.8

对照3  0  0.5  250  6.6

实施例4和5

把上文制得的添加剂加到柴油发动机汽车的燃料中（实施例4，0.5（体）%;实施例5，1.0（体）%），该汽车进行行车试验，并计算燃料消耗。用测定吸附废气中的黑烟的滤纸的亮度的方法测定废气中黑烟的量（深黑是100，白色是0）。用同样的汽车，用不加添加剂的同样燃料进行同样的试验（对照4）。得到的结果列于表4。

表4

添加剂的量  黑烟的量  燃料消耗

（体%）  （Km/L）

实施例4  0.5  18  20.8

实施例5  1.0  15  20.2

对照4  0  34  14.4

除上述之外，本发明的燃料添加剂或燃烧辅助物有如下优点，即其生产成本低，因为其用海水作原料。其可直接加到燃料中，并可用于所有类型的燃料发动机，因为其完全没有堵塞问题。

Claims (4)

1、一种通过把按下述方法得到的固体溶于与要用添加剂的燃料可溶混的介质中制备的燃料添加剂，所述的固体制备方法包括：(i)酸化海水；(ii)把强碱加到酸化的海水中，直到高PH值，(iii)除去其中的沉淀物，得到一种溶液；然后(iv)从溶液中除去水。

2、根据权利要求1的燃料添加剂，其中所述的介质含有预定比例的醇和煤油。

3、根据权利要求1的燃料添加剂，其中用酸混合物调节其PH值。

4、根据权利要求3的燃料添加剂，其中所述的酸混合物是通过捏和用下述方法得到的烧结物与硫酸而制得的，烧结物的制备方法包括：（ⅰ）酸化海水;（ⅱ）把强碱加到酸化的海水中，直至高PH值;（ⅲ）从中除去沉淀物得到一种溶液;（ⅳ）冷却该溶液，分离出沉淀物;然后，（ⅴ）把沉淀物与主要由磷酸钙组成的钙化合物在高温烘烤。