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

一种含有变性甲醇的汽油及其制备方法
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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