CN106433808B

CN106433808B - 酯醚燃料及其减排柴油

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Publication number: CN106433808B
Application number: CN201610872273.4A
Authority: CN
Inventors: 石世伦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2017-10-27
Anticipated expiration: 2036-09-30
Also published as: CN106433808A

Abstract

本发明涉及车用清洁燃料，具体是一种能减少柴油车尾气排放污染物的酯醚燃料，以及含所述酯醚燃料的减排柴油。本发明在不改变柴油发动机系统基础上直接使用。在发动机内燃烧中，能够大幅度减排炭烟及PM颗粒物，同时也减排CO、CH和NO_X。在柴油车使用中，也不影响其动力和油耗。

Description

酯醚燃料及其减排柴油

技术领域

本发明涉及压燃式发动机用清洁燃料，具体是一种能减少发动机尾气污染物排放的酯醚燃料，及含所述酯醚燃料的减排柴油。

技术背景

柴油机动车、工程机械、大部分发电机均使用压燃式发动机，其尾气排放的污染物主要是碳烟和PM颗粒物，其次是CO、CH和NO_X。目前国内外柴油车应用的减排技术主要有两种：

①.EGR(废气再循环)+DPF(颗粒收集器)

②.SCR(选择性催化还原脱硝法)，即在柴油车尾气排气管的催化罐中喷射尿素水溶液来减排NO_X。这两种均属发动机外减排技术，国内外应用较多、技术较成熟。但缺陷是颗粒收集器存在失活和再生问题，SCR系统中的催化剂也存在失活和再生问题。同时，因尿素溶液贮罐较大，增加了柴油车的重量和能耗，还存在驾驶员不积极主动补加尿素水溶液的现象。

目前，对于在发动机内减少污染物排放的研究，国内、外已有诸多报道，例如在柴油中添加尿素和水来减排NO_X。但如何能将尿素水溶液加入柴油中，既透明稳定又不影响柴油的各项技术指标，这是目前所有研究的最大技术难点。

国内大多专利文献报道了乳化柴油，其储存稳定性差，少则半天，多则几天就会发生油水相分离。个别报道的微乳化柴油，使用十六烷基三甲基溴化胺等作增溶剂，却未考虑到该类增溶剂会严重影响油品的技术指标，增加油品的胶质和灰分。还有的报道甲醇柴油和乙醇柴油，却不知会大幅降低柴油的闪点，在储存和使用上带来安全隐患。国外的专利文献中，因无性能卓越的增溶剂，而将一些略有增溶性的物质不计成本，大剂量使用，从而失去实用价值。

发明的内容

本发明的目的是提供一种既稳定又符合现行油品指标的酯醚燃料及含所述酯醚燃料的减排柴油，在不改变柴油发动机系统基础上直接使用。在发动机内燃烧中，大幅度减排炭烟及PM颗粒物，同时，也减排CO、CH和NO_X，并且不影响柴油机的动力和油耗。

为实现本发明的目的，本发明的技术方案之一是：一种酯醚燃料Ⅰ，按体积比，包含组分如下：

脂肪酸甲酯 3～10

聚甲氧基二甲醚_3—8 7～10

或一种酯醚燃料Ⅱ，按体积比，包含组分如下：

本发明的技术方案之二是：一种减排柴油Ⅰ，按体积比包括以下组分：

或，一种减排柴油Ⅱ，按体积比包括以下组分：

酯醚燃料Ⅱ 10～20

商品标号柴油 80～90。

所述脂肪酸甲酯，为含氧燃料，或调合用生物柴油，须符合国标BD100的质量要求。

所述聚甲氧基二甲醚_3—8，属甲醇衍生物，是近年来国际国内生产的一种新型柴油添加剂，其含氧量为48％左右，其十六烷值在80以上，硫含量不大于10ppm。

所述尿素水溶液，指符合GB29518—2013标准的车用尿素，将其溶解到蒸馏水中，配成尿素含量33％～40％的水溶液。

所述增溶剂组分包括：改性大豆磷脂、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、有机胺及高碳醇的组合物，体积比如下：

其中脂肪醇聚氧乙烯醚选自脂肪醇聚氧乙烯醚_4-9(AEO_4-9)；有机胺选自正丁胺、异丙醇胺或十二烷基二甲基叔胺；高碳醇选自正丁醇、正戊醇、异戊醇、正辛醇及异辛醇。所述增溶剂属于两性离子表面活性剂和非离子型表面活性剂的混合型，其增溶力为在25℃时，2.5ml水/(10ml增溶剂/90ml正庚烷)呈透明。即在25℃下，将10ml增溶剂加到90ml正庚烷中，再加入2.5ml蒸馏水，混合液呈透明状。

所述商品标号柴油，指符合GB252—2011的普通柴油，其标号为10号、5号、0号和-10号或-20号。

本发明上述酯醚燃料调配的减排柴油可在发动机内燃烧更加充分，大幅减少了未燃的炭烟及PM颗粒物；又因柴油中添加了微量尿素，在发动机内高温高压下，尿素将离解出NH₃，与机内产生的NO_X发生选择性非催化还原反应(SNCR脱硝法)。反应式如下：

2H₂NCONH₂+4NO+O₂＝4N₂+4H₂O+2CO₂

同时，减排柴油中含有微量水分，通过“微爆”作用，可使柴油燃烧更加充分，水蒸气的蒸发，产生水煤气反应，降低了发动机缸壁温度等也对减排污染物起了重要的作用。

这里，增溶剂的作用是帮助将含氧酯醚燃料、尿素水溶液和商品柴油溶为一体，成为透明稳定的微乳化清洁燃料，从而实现了减排柴油的储存、运输和使用功能。与0号柴油调配的减排柴油，16烷值和闪点均高于0号柴油，凝点达-7℃。润滑性高出一倍以上，其它指标均符合车用柴油国标的技术要求。

上述酯醚燃料Ⅰ的制备方法是：在常温常压下将脂肪酸甲酯加入到聚甲氧基二甲醚_3—8中搅拌混匀即可。

上述酯醚燃料Ⅱ，的制备方法是：在常温常压下将脂肪酸甲酯加入聚甲氧基二甲醚_3—8中搅拌混匀，再加入尿素水溶液及增溶剂。

上述含酯醚减排柴油Ⅰ的制备方法是：

1、常温常压下将上述酯醚燃料Ⅰ按规定比例加入到柴油中，若在大型油罐中配调需用油泵循环均质，若注入运输油罐车的柴油中则无须油泵均质，在运输途中便可自动均质。

2.再将车用尿素水溶液和增溶剂一齐加入酯醚柴油中，也可先将车用尿素水溶液与增溶剂混合，按规定比例加入柴油中，无须搅拌，将在酯醚柴油中自动分散均匀，即得。

上述含酯醚减排柴油Ⅱ的制备方法是：温常压下将上述酯醚燃料Ⅱ按规定比例加入到柴油中，若在大型油罐中配调需用油泵循环均质，若注入运输油罐车中则无须油泵均质，在运输途中便可自动均质。

上述增溶剂的制备方法是：将所述组分按体积配比混匀即得。

本发明由于上述技术方案而产生的技术效果是显著的：即：

①与生物柴油比，本发明由于添加了聚甲氧基二甲醚_3—8，使含氧量增加很多(生物柴油的含氧量在15％左右，而聚甲氧基二甲醚_3—8的含氧量48％左右)，因而使柴油在发动机内燃烧更充分，能大幅减少原来未燃的炭烟及PM颗粒物。

②由于酯醚燃料中含有部分脂肪酸甲酯，从而大大增加了减排柴油的润滑性，利于保护摩擦副，延长发动机的使用寿命。

③酯醚燃料的价格低于普通柴油的价格，不需要国家补贴也具有较强的市场竞争力。

④酯醚燃料的生产供应力较为充足，可满足更多地区减排需求，

⑤最大限度的利用国内资源，整合可再生的生物柴油和煤基化工产品以及煤炭的清洁利用三大产业，形成庞大的企业集群，促进我国清洁能源的可持续发展。

⑥本发明中的酯醚燃料调配的减排柴油，经中石油四川检测站检验，各项油品理化指标全部符合国标柴油的技术标准。

附图说明

图1：100％油门开度下16台柴油车加入柴油减排剂前、后平均排放数值柱状对比图；

图2：90％油门开度下16台柴油车加入柴油减排剂前、后平均排放数值柱状对比图；

图3：80％油门开度下16台柴油车加入柴油减排剂前、后平均排放数值柱状对比图。

具体实施方式

实施例一：酯醚燃料Ⅰ

1、按体积比：脂肪酸甲酯与聚甲氧基二甲醚_3—8为3∶7。

2、按体积比：脂肪酸甲酯与聚甲氧基二甲醚_3—8为4∶9。

3、按体积比：脂肪酸甲酯与聚甲氧基二甲醚_3—8为7∶8。

4、按体积比：脂肪酸甲酯与聚甲氧基二甲醚_3—8为8∶8。

5、按体积比：脂肪酸甲酯与聚甲氧基二甲醚_3—8为10∶10。

实施例二增溶剂

所述改性大豆磷脂，可采用市售的改性大豆磷脂。

上述增溶剂的制备方法是：按上述组分配比混匀即可。

实施例三：含实施例二增溶剂的酯醚燃料Ⅱ

1、按体积比：脂肪酸甲酯、聚甲氧基二甲醚_3—8、增溶剂、尿素水溶液为3∶7∶0.2∶0.04。

2、按体积比：脂肪酸甲酯与聚甲氧基二甲醚_3—8、增溶剂、尿素水溶液为4∶9∶0.3∶0.05。

3、按体积比：脂肪酸甲酯与聚甲氧基二甲醚_3—8、增溶剂、尿素水溶液为7∶8∶0.4∶0.06。

4、按体积比：脂肪酸甲酯与聚甲氧基二甲醚_3—8、增溶剂、尿素水溶液为8∶8∶0.5∶0.07。

5、按体积比：脂肪酸甲酯与聚甲氧基二甲醚_3—8、增溶剂、尿素水溶液为10∶10∶0.5∶0.08。

实施例四：减排柴油Ⅰ

1、按体积比：

2、按体积比：

3、按体积比：

4、按体积比：

实施例五：减排柴油Ⅱ

1、按体积比：

酯醚燃料Ⅱ 10

商品普通柴油 90

2、按体积比：

酯醚燃料Ⅱ 13

商品普通柴油 87

3、按体积比：

酯醚燃料Ⅱ 18

商品普通柴油 82

4、按体积比：

酯醚燃料Ⅱ 20

商品普通柴油 80。

实施例六减排测试

用以上配方的减排柴油在重庆市法定的机动车尾气检测站，采用加载减速法进行排气烟度检测，随机抽取不达标的16台柴油车进行使用，并与其使用的普通国Ⅲ柴油尾气排放数据进行对比，对比《环保部在用柴油车烟度排放限值》，其减排效果如下：

不达标柴油车辆减排剂加入前后排气烟度检测结果

注：表中的柴油减排剂为酯醚燃料Ⅱ。环保部对柴油车的污染物排放主要控制烟度指标。根据上表可以计算出，16台柴油车加入柴油车减排剂前、后的减排效果。

100％油门开度下排气烟度平均下降率为：

90％油门开度下排气烟度平均下降率为：

80％油门开度下排气烟度平均下降率为：

根据上述结果所做出的柱状图参见图1-3，和计算结果也可明显看，使用本减排柴油，能够大幅降低柴油车尾气排放的烟度，使不能达标的车辆完全达标，并低于环保部在用柴油车规定的烟度排放最严的限值。这对于减少汽车尾气污染，减少雾霾具有重要意义。

实施例六使用实施例四、五的减排柴油进行发动机台架性能试验

用实施例四、五所述的减排柴油在西华大学国家认证的汽车发动机检测中心进行发动机的台架性能对比试验。

试验内容：排放性能对比测试、动力性能对比测试、经济性能对比测试。

试验对象：

油料：实施例四-1、实施例五-1的减排柴油(其中酯醚燃料加入量为10％)，中石油市售0号商品柴油。

试验发动机：云内动力D25TCID型柴油机

试验主要仪器及设备：HORI BA排放测试仪、AVE烟度计、发动机性能测试仪、电涡流测功机等。

实验结果：

D25TCI D型柴油机在燃用减排柴油和商品柴油时的性能：

1、NO_X、CH、CO、烟度(FSN)和PM的排放均有不同程度下降，其中CH排放量降幅30％，烟度(FSN)和PM的排放降幅超过40％。

2、以体积计量的燃油消耗基本无变化。

3、动力性能基本相当。

以上试验证明：本发明减排柴油较现有的B5生物调合柴油及其它正在研究的聚甲基二甲醚_3—8调合柴油，具有明显的全面减排的优势。如果燃用减排柴油与发动机外的减排技术相结合，必将产生最佳的减排效果。

Claims

1.一种酯醚燃料，按体积比由以下组分组成：

所述尿素水溶液，指将符合GB29518—2013标准的车用尿素溶解到蒸馏水中，配成尿素含量33％～40％的水溶液；

所述增溶剂组分按体积比由以下组分组成：

其中脂肪醇聚氧乙烯醚选自脂肪醇聚氧乙烯醚_4-9；有机胺选自正丁胺、异丙醇胺或十二烷基二甲基叔胺；高碳醇选自正丁醇、正戊醇、异戊醇、正辛醇及异辛醇。

2.一种含权利要求1所述酯醚燃料的减排柴油，按体积比由以下组分组成：

酯醚燃料 10-20

商品标号柴油 80～90；

所述商品标号柴油，指符合GB252—2011的普通柴油，其标号为10号、5号、0号、-10号或-20号。