CN109337721A - 一种含有变性甲醇的汽油及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于清洁汽油技术领域,具体涉及一种含有变性甲醇的汽油及其制备方法。所述含有变性甲醇的汽油,其原料由下列组分按重量分数组成,汽油10‑72%,甲醇10‑85%,复合添加剂5‑18%;所述复合添加剂的组分及重量分数为助溶剂60‑80%、缓蚀剂1‑5%、钝化剂1‑5%、增效剂10‑20%、抗磨剂0.5‑1%、分散剂1‑8%、催化剂5‑10%,使得甲醇与汽油具有较好的相容性,且抗腐蚀性强,原料简单易得,生产成本低。与现有技术相比,本发明配制工艺简单、生产成本低廉,是理想的一种替代性环保能源,具有明显、良好的经济效益,能广泛普及应用到汽车的发动机上使用。
Description
技术领域
本发明属于清洁汽油技术领域,具体涉及一种含有变性甲醇的汽油及其制备方法。
背景技术
汽油是不可再生的石油资源,经炼油厂加工调制而成。至今已有几百年的历史,油品的主要成分是碳、氢不含氧。作为燃料油车发动机内燃烧主要靠吸入空气,利用空气中的氧来助燃,而空气70%以上都是氮气,氧气只占20%左右。四冲程发动机每完成一个冲程的时间按毫秒计算,在高速缺氧的情况下吸入气缸内的可燃气体,不可能完全燃烧做功,其结果是既浪费能源,又造成排放污染。例如尾气中的一氧化碳就是因为缺氧燃烧未能生成二氧化碳,其热效率只发挥了一半。如果这个宝贵的石油资源作为有机化工的原料,其价值方可得到充分利用,而作为燃料燃烧是十分可惜的。
随着社会的发展,科技的进步,人类越来越充分认识到这种浪费能源,污染环境的愚蠢做法。如何充分利用能源又带来环境保护的效应,进一步提高发动机的热效率,使得燃油充分燃烧,但是改造的空间有限,尾气过滤也是治标不治本,我们要从源头抓起由传统的依靠外部供氧改为燃油自供氧燃烧,使得油品的主要成本改变为碳、氢、氧的合理结构。
因此,寻找高效、清洁替代能源刻不容缓。在如此多的汽油替代燃料中,甲醇能够脱颖而出有很多的原因。首先,它廉价易得,比较经济。其次,它的合成方法比较简单。甲醇汽油,顾名思义,就是在甲醇中掺入汽油,或是在汽油中掺入甲醇,再加入适量的添加剂。按照甲醇占甲醇汽油的体积比例不同,甲醇汽油可分成三大类:高比例,中比例,低比例。在物理和化学特性方面,甲醇和汽油非常相近,尤其是密度和粘度值。甲醇也有很多优于汽油的性质。例如,一方面,甲醇有相对较高的活性,分子中氧含量高达百分之五十。具有较小的碳氢比值和较低的蒸汽压,易燃易挥发。另一方面,甲醇的气化潜热是汽油的三倍,可以很好的提高其充气效率,使得当含甲醇的燃料加入内燃机时,发动机的热效率有所提高。
甲醇具有最少的污染物排放总量,而且含有很少的稀烃类物质,也不会造成苯污染,不产生黑烟,一氧化碳排放量同传统汽油比起来也少之又少。符合清洁燃料的要求,具有特别好的清洁性。而且甲醇汽油的发动机稍加改动即可,甚至在合适添加剂的辅助下不用改动,具有非常好的替代性。甲醇具有极性,若在运输、加油时不慎溅出,也能迅速溶于水,在自然环境中,自然降解,不会长时间污染土壤。在输油泵中传导性好,低静电而且在燃烧时火焰辐射相对较小。因此大大降低了意外火灾和邻近二次火灾的发生几率。甲醇较汽油的辛烷值要高,可以达到110左右,这使得甲醇汽油拥有的抗爆震燃烧性能比单纯汽油要好。而甲醇燃料的滞燃期短是因其本身C/H比汽油小。甲醇产品生产成本较低,广泛易得。使得生产甲醇燃料的生产效益明显。甲醇汽油的使用,不仅节约了石油资源,而且推动了相关甲醇行业、煤化工行业的更快发展。
但是目前甲醇汽油出现了遇水相分离、低温相分离、高温气阻、溶胀、腐蚀等突出问题,为此,研究人员围绕提高甲醇汽油各方面性能进行了许多研究工作。
如专利号CN201810626499.5公开了一种环保型甲醇汽油的制备方法,属于新能源技术领域。本发明通过酸改性石墨催化生物柴油中游离脂肪酸与甲醇反应,消耗甲醇,使甲醇生成了脂,利用脂上的极性官能团,提高在金属表面的吸附性能,形成物理吸附膜,改善润滑效果,并通过石墨粉和二硫化钼在磨损后的表面形成一层保护膜,改善了摩擦界面接触环境,隔离了甲醇与金属的接触,抑制甲醇对金属的腐蚀作用,同时添加助剂改善甲醇汽油润滑性能,适合高寒地区使用,且性质活泼易燃烧,可以显著改善燃料的燃烧性能,复配混合得到增效作用,形成良性的协同效应,改善甲醇的燃烧性能,保证燃料的环保性,能够有效地降低生产成本,提高经济效益,但是其生产成本高,不利用产品的推广应用。
专利号CN200710045098.2公开了一种能批量生产且节能、环保、高效及成本低廉的车用甲醇汽油,所述甲醇汽油的重量组成为:汽油20~48%,甲醇30~70%,轻烃5~15%,添加剂5~7%;以车用甲醇汽油的总重量计,所述的添加剂重量组成为:增溶剂1.5~5%,抗乳化剂0.5~1.0%,防冻剂0.5~1.0%,提高热值剂0.5~1.0%,增塑剂0.05~0.5%,抗氧化剂0.05~0.2%,稳定剂0.2~0.8%,防腐剂0.2~1.0%。本发明的车用甲醇汽油所需原辅料来源广泛,价格便宜,适宜批量生产且生产工艺简单,生产不受季节和规模限制,但是该发明需加入5%~15%的轻烃,原料来源受限;其所公布的实施例中苯含量和锰含量指标都大大超出了93#车用汽油标准,不利于产品的推广应用。
发明内容
为了解决上述甲醇汽油生产成本高,原料来源受限,不利于产品的推广应用等问题,本发明提供一种含有变性甲醇的汽油及其制备方法。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种含有变性甲醇的汽油,其原料由下列组分按重量分数组成,汽油10-72%,甲醇10-85%,复合添加剂5-18%;所述复合添加剂的组分及重量分数为助溶剂60-80%、缓蚀剂1-5%、钝化剂1-5%、增效剂10-20%、抗磨剂0.5-1%、分散剂1-8%、催化剂5-10%。
进一步的,汽油为国际90#或93#车用汽油;
甲醇为工业甲醇符合国家标准;
助溶剂包括异丙醇、正丁醇、戊醇、环己醇、正辛醇;
缓蚀剂包括苯骈三氮唑;
钝化剂包括N,N′-二亚水杨基-丙二胺;
增效剂包括丙酮、异丙醇胺、二乙醇胺、四氢呋喃中的一种或多种的混合物;
抗磨剂包括有机氯化物;
分散剂包括吐温-80、司盘-80中的一种或多种的混合物。
进一步的,原料由下列组分按重量分数组成,汽油10%,甲醇85%,复合添加剂5%;所述复合添加剂的组分及重量分数为助溶剂60%、缓蚀剂5%、钝化剂2%、增效剂20%、抗磨剂1%、分散剂2%、催化剂10%。
进一步的,原料由下列组分按重量分数组成,汽油72%,甲醇10%,复合添加剂18%;所述复合添加剂的组分及重量分数为助溶剂80%、缓蚀剂1%、钝化剂3%、增效剂10%、抗磨剂0.5%、分散剂1%、催化剂4.5%。
进一步的,原料由下列组分按重量分数组成,汽油31%,甲醇59%,复合添加剂10%;所述复合添加剂的组分及重量分数为助溶剂70%、缓蚀剂1%、钝化剂1.2%、增效剂15%、抗磨剂0.8%、分散剂6%、催化剂6%。
一种含有变性甲醇的汽油的制备方法,制备上述的含有变性甲醇的汽油,其方法如下:
步骤一,制备复合添加剂
将分散剂加入到含有助溶剂的反应容器中,缓慢搅拌并升温至20-50℃,充分混合均匀后,再依次加入增效剂、催化剂、缓蚀剂、钝化剂、抗磨剂,搅拌混合均匀,得到复合添加剂;
步骤二,制备变性甲醇溶液
将步骤一中的复合添加剂加入到含有甲醇的反应容器中,缓慢搅拌并恒温反应0.5-3h,获得变性甲醇溶液;
步骤三,制备含有变性甲醇的汽油
将步骤二中获得的变性甲醇溶液加入到含有汽油的反应容器中,缓慢搅拌并恒温反应至溶液澄清,静置,获得含有变性甲醇的汽油。
进一步的,步骤一助溶剂:分散剂:增效剂:催化剂:缓蚀剂:钝化剂:抗磨剂的体积比为100:1.2-9.5:15-40:5.5-13.5:1.2-6.2:1.2-5.8:0.55-1.3。
进一步的,步骤二中复合添加剂与甲醇的体积比为1:20-30。
进一步的,步骤三中变性甲醇溶液与汽油的体积比为1:1-5.52。
进一步的,步骤二和步骤三中的恒温反应温度为30-45℃。
本发明提供一种含有变性甲醇的汽油,其原料由下列组分按重量分数组成,汽油10-72%,甲醇10-85%,复合添加剂5-18%;所述复合添加剂的组分及重量分数为助溶剂60-80%、缓蚀剂1-5%、钝化剂1-5%、增效剂10-20%、抗磨剂0.5-1%、分散剂1-8%、催化剂5-10%,使得甲醇与汽油具有较好的相容性,且抗腐蚀性强,原料简单易得,生产成本低。与现有技术相比,本发明配制工艺简单、生产成本低廉,是理想的一种替代性环保能源,具有明显、良好的经济效益,能广泛普及应用到汽车的发动机上使用。
附图说明
图1为含有变性甲醇的汽油的制备方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。
一种含有变性甲醇的汽油,其原料由下列组分按重量分数组成,汽油10-72%,甲醇10-85%,复合添加剂5-18%;所述复合添加剂的组分及重量分数为助溶剂60-80%、缓蚀剂1-5%、钝化剂1-5%、增效剂10-20%、抗磨剂0.5-1%、分散剂1-8%、催化剂5-10%。
汽油为国际90#或93#车用汽油;甲醇为工业甲醇符合国家标准;
助溶剂包括异丙醇、正丁醇、戊醇、环己醇、正辛醇等;
缓蚀剂包括苯骈三氮唑;
钝化剂包括N,N′-二亚水杨基-丙二胺;
增效剂包括丙酮、异丙醇胺、二乙醇胺、四氢呋喃中的一种或多种的混合物;
抗磨剂包括有机氯化物;
分散剂包括吐温-80、司盘-80的混合物。
实施例一
一种含有变性甲醇的汽油,其原料由下列组分按重量分数组成,汽油10%,甲醇85%,复合添加剂5%;所述复合添加剂的组分及重量分数为助溶剂60%、缓蚀剂5%、钝化剂2%、增效剂20%、抗磨剂1%、分散剂2%、催化剂10%。
如图1所示,一种含有变性甲醇的汽油的制备方法,其方法如下:
S1:制备复合添加剂
将分散剂吐温-80和司盘-80加入到含有助溶剂异丙醇的反应容器中,缓慢搅拌并升温至20-50℃,充分混合均匀后,再依次加入增效剂异丙醇胺、催化剂、缓蚀剂苯骈三氮唑、钝化剂N,N′-二亚水杨基-丙二胺、抗磨剂有机氯化物,搅拌混合均匀,其中助溶剂:分散剂:增效剂:催化剂:缓蚀剂:钝化剂:抗磨剂的体积比为100:1.2:15:5.5:1.2:1.2:0.55;得到复合添加剂;
S2:制备变性甲醇溶液
将S1中的复合添加剂加入到含有甲醇的反应容器中,复合添加剂与甲醇的体积比为1:20,缓慢搅拌并恒温反应1h,恒温反应温度为30℃,获得变性甲醇溶液;
S3:制备含有变性甲醇的汽油
将S2中获得的变性甲醇溶液加入到含有汽油的反应容器中,变性甲醇溶液与汽油的体积比为1:1.2,缓慢搅拌并恒温反应至溶液澄清,恒温反应温度为30℃,静置,获得含有变性甲醇的汽油。
S4:含有变性甲醇的汽油的性能测试
将甲醇汽油放置于温度28-33℃,相对湿度75-85%,大气压95-96Kpa的环境条件进行排放性能、经济性能、动力性能及其物理性能的测试;
排放性能测试:样机分别燃用商品汽油和甲醇汽油,采用自由加速烟度试验方法,利用AVLDITCOM4000型排放测试仪测试样车的不透光烟度值,通过测试可知商品汽油的自由加速烟度值为3.61m-1,甲醇汽油的自由加速烟度值为2.15m-1。
经济性能测试:样机分别燃烧商品汽油和甲醇汽油,测试样机在2500r/min时的负荷特性试验,通过测试可知商品汽油的最低燃料消耗率265g/kW·h,甲醇汽油最低燃料消耗率251/kW·h;商品汽油的平均燃料消耗率327g/kW·h,甲醇汽油平均燃料消耗率308/kW·h。
动力性能测试:样机在100%油门开度下,分别燃用商品汽油和甲醇汽油,转速从2500r/min至4500r/min的外特性试验,通过测试可知在转速4500r/min时,商品汽油的最大功率为64.1kW,甲醇汽油的最大功率为70.5kW;在转速为2500r/min时,商品汽油的最大转矩为223N·m,甲醇汽油的最大转矩为230N·m。
通过排放性能、经济性能、动力性能测试可知甲醇汽油的动力性能和经济性能均有所提高,烟度等排放量有明显降低。
实施例二
一种含有变性甲醇的汽油,其原料由下列组分按重量分数组成,汽油72%,甲醇10%,复合添加剂18%;所述复合添加剂的组分及重量分数为助溶剂80%、缓蚀剂1%、钝化剂3%、增效剂10%、抗磨剂0.5%、分散剂1%、催化剂4.5%。
一种含有变性甲醇的汽油的制备方法,其方法如下:
S1:制备复合添加剂
将分散剂吐温-80和司盘-80加入到含有助溶剂异丙醇的反应容器中,缓慢搅拌并升温至20-50℃,充分混合均匀后,再依次加入增效剂异丙醇胺、催化剂、缓蚀剂苯骈三氮唑、钝化剂N,N′-二亚水杨基-丙二胺、抗磨剂有机氯化物,搅拌混合均匀,其中助溶剂:分散剂:增效剂:催化剂:缓蚀剂:钝化剂:抗磨剂的体积比为100:9.5:35:13:5.6:5.2:1.3;得到复合添加剂;
S2:制备变性甲醇溶液
将S1中的复合添加剂加入到含有甲醇的反应容器中,复合添加剂与甲醇的体积比为1:30,缓慢搅拌并恒温反应1h,恒温反应温度为30℃,获得变性甲醇溶液;
S3:制备含有变性甲醇的汽油
将S2中获得的变性甲醇溶液加入到含有汽油的反应容器中,变性甲醇溶液与汽油的体积比为1:5.5,缓慢搅拌并恒温反应至溶液澄清,恒温反应温度为30℃,静置,获得含有变性甲醇的汽油。
S4:含有变性甲醇的汽油的性能测试
将制得的含有变性甲醇的汽油按实施例一的方式进行性能测试,通过排放性能测试可知商品汽油的自由加速烟度值为3.61m-1,甲醇汽油的自由加速烟度值为2.25m-1。
通过经济性能测试可知商品汽油的最低燃料消耗率265g/kW·h,甲醇汽油最低燃料消耗率245/kW·h;商品汽油的平均燃料消耗率327g/kW·h,甲醇汽油平均燃料消耗率295/kW·h。
通过动力性能测试可知在转速4500r/min时,商品汽油的最大功率为64.1kW,甲醇汽油的最大功率为75.8kW;在转速为2500r/min时,商品汽油的最大转矩为223N·m,甲醇汽油的最大转矩为242N·m。
通过排放性能、经济性能、动力性能测试可知甲醇汽油的动力性能和经济性能均有所提高,烟度等排放量有明显降低。
实施例三
原料由下列组分按重量分数组成,汽油31%,甲醇59%,复合添加剂10%;所述复合添加剂的组分及重量分数为助溶剂70%、缓蚀剂1%、钝化剂1.2%、增效剂15%、抗磨剂0.8%、分散剂6%、催化剂6%。
一种含有变性甲醇的汽油的制备方法,其方法如下:
S1:制备复合添加剂
将分散剂吐温-80和司盘-80加入到含有助溶剂异丙醇的反应容器中,缓慢搅拌并升温至20-50℃,充分混合均匀后,再依次加入增效剂异丙醇胺、催化剂、缓蚀剂苯骈三氮唑、钝化剂N,N′-二亚水杨基-丙二胺、抗磨剂有机氯化物,搅拌混合均匀,其中助溶剂:分散剂:增效剂:催化剂:缓蚀剂:钝化剂:抗磨剂的体积比为100:5.6:25:8.5:3.5:2.8:0.8;得到复合添加剂;
S2:制备变性甲醇溶液
将S1中的复合添加剂加入到含有甲醇的反应容器中,复合添加剂与甲醇的体积比为1:25,缓慢搅拌并恒温反应1h,恒温反应温度为30℃,获得变性甲醇溶液;
S3:制备含有变性甲醇的汽油
将S2中获得的变性甲醇溶液加入到含有汽油的反应容器中,变性甲醇溶液与汽油的体积比为1:3.5,缓慢搅拌并恒温反应至溶液澄清,恒温反应温度为30℃,静置,获得含有变性甲醇的汽油。
S4:含有变性甲醇的汽油的性能测试
将制得的含有变性甲醇的汽油按实施例一的方式进行性能测试,通过排放性能测试可知商品汽油的自由加速烟度值为3.61m-1,甲醇汽油的自由加速烟度值为2.05m-1。
通过经济性能测试可知商品汽油的最低燃料消耗率265g/kW·h,甲醇汽油最低燃料消耗率243/kW·h;商品汽油的平均燃料消耗率327g/kW·h,甲醇汽油平均燃料消耗率291/kW·h。
通过动力性能测试可知在转速4500r/min时,商品汽油的最大功率为64.1kW,甲醇汽油的最大功率为75.8kW;在转速为2500r/min时,商品汽油的最大转矩为223N·m,甲醇汽油的最大转矩为248N·m。
通过排放性能、经济性能、动力性能测试可知甲醇汽油的动力性能和经济性能均有所提高,烟度等排放量有明显降低。
上述仅为本发明的优选具体实施方式,但本发明的设计构思并不局限于此,凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (10)
1.一种含有变性甲醇的汽油,其特征在于:原料由下列组分按重量分数组成,汽油10-72%,甲醇10-85%,复合添加剂5-18%;所述复合添加剂的组分及重量分数为助溶剂60-80%、缓蚀剂1-5%、钝化剂1-5%、增效剂10-20%、抗磨剂0.5-1%、分散剂1-8%、催化剂5-10%。
2.根据权利要求1所述含有变性甲醇的汽油,其特征在于:所述
汽油为国际90#或93#车用汽油;
甲醇为工业甲醇符合国家标准;
助溶剂包括异丙醇、正丁醇、戊醇、环己醇、正辛醇;
缓蚀剂包括苯骈三氮唑;
钝化剂包括N,N′-二亚水杨基-丙二胺;
增效剂包括丙酮、异丙醇胺、二乙醇胺、四氢呋喃中的一种或多种的混合物;
抗磨剂包括有机氯化物;
分散剂包括吐温-80、司盘-80中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1所述含有变性甲醇的汽油,其特征在于:所述原料由下列组分按重量分数组成,汽油10%,甲醇85%,复合添加剂5%;所述复合添加剂的组分及重量分数为助溶剂60%、缓蚀剂5%、钝化剂2%、增效剂20%、抗磨剂1%、分散剂2%、催化剂10%。
4.根据权利要求1所述含有变性甲醇的汽油,其特征在于:所述原料由下列组分按重量分数组成,汽油72%,甲醇10%,复合添加剂18%;所述复合添加剂的组分及重量分数为助溶剂80%、缓蚀剂1%、钝化剂3%、增效剂10%、抗磨剂0.5%、分散剂1%、催化剂4.5%。
5.根据权利要求1所述含有变性甲醇的汽油,其特征在于:所述原料由下列组分按重量分数组成,汽油31%,甲醇59%,复合添加剂10%;所述复合添加剂的组分及重量分数为助溶剂70%、缓蚀剂1%、钝化剂1.2%、增效剂15%、抗磨剂0.8%、分散剂6%、催化剂6%。
6.一种含有变性甲醇的汽油的制备方法,其特征在于:制备权利要求1-5任一所述的含有变性甲醇的汽油,其方法如下:
步骤一,制备复合添加剂
将分散剂加入到含有助溶剂的反应容器中,缓慢搅拌并升温至20-50℃,充分混合均匀后,再依次加入增效剂、催化剂、缓蚀剂、钝化剂、抗磨剂,搅拌混合均匀,得到复合添加剂;
步骤二,制备变性甲醇溶液
将步骤一中的复合添加剂加入到含有甲醇的反应容器中,缓慢搅拌并恒温反应0.5-3h,获得变性甲醇溶液;
步骤三,制备含有变性甲醇的汽油
将步骤二中获得的变性甲醇溶液加入到含有汽油的反应容器中,缓慢搅拌并恒温反应至溶液澄清,静置,获得含有变性甲醇的汽油。
7.根据权利要求6所述的含有变性甲醇的汽油的制备方法,其特征在于:所述步骤一助溶剂:分散剂:增效剂:催化剂:缓蚀剂:钝化剂:抗磨剂的体积比为100:1.2-9.5:15-40:5.5-13.5:1.2-6.2:1.2-5.8:0.55-1.3。
8.根据权利要求6所述的含有变性甲醇的汽油的制备方法,其特征在于:所述步骤二中复合添加剂与甲醇的体积比为1:20-30。
9.根据权利要求6所述的含有变性甲醇的汽油的制备方法,其特征在于:所述步骤三中变性甲醇溶液与汽油的体积比为1:1-5.52。
10.根据权利要求6所述的含有变性甲醇的汽油的制备方法,其特征在于:所述步骤二和步骤三中的恒温反应温度为30-45℃。
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