CN109929618B - 燃料的复合添加剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料的复合添加剂，其即使在恶劣的环境条件下，如高湿度、低温、长时间储存等等，也能显著地延缓相分离现象，由于具有较低的凝固点能够防止在冬天结冰，并且对固定附着在发动机上的杂质有显著的清洁效果。此外，该燃料的复合添加剂能够防止燃料被用作例如饮料，从而防止燃料被用于除燃料以外的其他用途而造成致命的问题。

Description

燃料的复合添加剂
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2017年12月18日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请NO.10-2017-0173912的35 U.S.C.§119规定的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种用于各种燃料的燃料的复合添加剂。
背景技术
由于价格上涨，资源短缺，供应干预的风险，以及化石燃料或石油基燃料的环境问题，为包括工业革命在内的工业发展提供了基础，最近，作为石油产品的替代品的生物燃料特别引人注目。
一般来说，生物燃料是指所有来源于生物质的燃料。生物质经常由植物资源(例如玉米、大豆、亚麻籽、甘蔗和棕榈油)制备，但生物质的原料一般可以扩展到所有的现存生物或在碳循环中占据一部分的代谢副产物。
作为从现有生物质生产生物能源的技术和研究，主要进行了替代相当于运输用油的汽油和柴油的研究。为了替代汽油，已经开发了通过发酵甘蔗、玉米等等制备的生物丁醇。
然而，与石油基燃料相比，在使用现有的生物丁醇作为运输燃料时，由于水掺入等等造成的水污染问题，相分离问题，存在稳定性恶化的局限性。特别地，与其它燃料添加剂相比，在使用生物丁醇作为燃料添加剂时，存在显著表现相分离现象的问题。
因为矿物燃料或石油基燃料也仅仅是在程度上有所不同，但是仍然存在水掺入问题、相分离问题等等，根据现有技术，例如汽油等等，已经需要研究能够进一步提高包括生物乙醇的可再生燃料和矿物燃料的物理/化学能力的燃料的复合添加剂。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)：韩国专利公开号10-2013-0029314(2013年3月22日)
发明内容
本发明的一个实施方式旨在提供一种燃料的复合添加剂，其即使在恶劣的环境条件下(如高湿度、低温、长时间储存等等)，也能显著延缓相分离现象，由于具有较低的凝固点能够防止在冬天结冰，并且对固定附着在发动机上的杂质有显著的清洁效果。
本发明的另一个实施方式旨在提供一种燃料的复合添加剂，其在实现上述效果的同时，能够防止燃料被用作例如饮料，从而防止燃料被用于除燃料以外的其他用途而造成致命的问题。
在一个方面，燃料的复合添加剂包括：生物丁醇；包括选自甲基乙基酮、甲基异丙基酮、甲基异丁基酮和5-甲基-3-庚酮中的一种或两种或更多种的酮基化合物；以及包括选自甲基叔丁基醚和乙基叔丁基醚中的一种或更多种的醚基化合物。
基于生物丁醇为100重量份计，燃料的复合添加剂可包括10至100重量份的酮基化合物和0.1至20重量份的醚基化合物。
燃料的复合添加剂可进一步包括叔丁醇。
基于生物丁醇为100重量份计，燃料的复合添加剂可包括10至100重量份的叔丁醇。
燃料的复合添加剂可进一步包括苯甲地那铵。
基于生物丁醇为100重量份计，燃料的复合添加剂可包括10至100重量份的叔丁醇和0.001至1重量份的苯甲地那铵。
酮基化合物可包括选自甲基乙基酮、甲基异丙基酮、甲基异丁基酮中的一种或两种或更多种的(C4-C6)酮基化合物和5-甲基-3-庚酮。
基于(C4-C6)酮基化合物为100重量份计，酮基化合物可包括5至100重量份的5-甲基-3-庚酮。
燃料的复合添加剂可被包含和用于燃料中。
燃料可以是汽油燃料或乙醇基燃料。
具体实施方式
以下，本发明的燃料的复合添加剂将会被详细的描述。
这里，除非另有定义，在本发明的说明书中所使用的技术术语和科学术语具有本领域的技术人员所理解的一般含义，并且在以下描述中，将会省略不必要地模糊本发明的已知功能或结构的描述。
除非文中清楚地表明，否则，应当理解，本发明中使用的单数形式的术语包括复数形式的术语。
除非特别说明，此处未明确使用的“％”是指“wt％”。
根据本发明，燃料的复合添加剂可包括生物丁醇；包括选自甲基乙基酮、甲基异丙基酮、甲基异丁基酮和5-甲基-3-庚酮中的一种或两种或更多种的酮基化合物；以及包括选自甲基叔丁基醚和乙基叔丁基醚中的一种或更多种的醚基化合物。如此处所使用的，术语“生物丁醇”指本领域公知的作为燃料使用的一般生物丁醇。更具体地，所述生物丁醇是指，为了作为燃料使用，通过生物质制备的丁醇，可能基本上是以正丁醇或含有正丁醇的丁醇基混合物作为主要成分。
在燃料的复合添加剂中，酮基化合物和醚基化合物是改善相分离延缓性能和发动机清洁性能的必要组成成分，并且对于延缓通过水的渗透或掺入燃料相分离为油层和水层的相分离现象更有效。更具体地，根据本发明，在燃料的复合添加剂中单独使用酮基化合物和醚基化合物中的一种的情况下，相分离延缓性能可能会轻微地降低，但是在本发明中同时使用酮基化合物和醚基化合物的情况下，相分离延缓性能会显著地改善，并且除相分离延缓性能外的发动机清洁性能可能会改善。另外，当各成分混合时，冰点可显著地降低，由此，即使在显著低温的环境(例如冬天)下，具有使冰点最小化的效果，并且，添加如下所述的其它成分能够进一步改善该效果。
根据本发明的一个典型的实施方式，在燃料的复合添加剂中，组成比没有特别限制，但为了有效地实现上述效果，基于生物丁醇为100重量份计，燃料的复合添加剂可包括10至100重量份的酮基化合物和0.1至20重量份的醚基化合物，以及更优选地，可包括20至80重量份的酮基化合物和1至7重量份的醚基化合物。然而，这仅仅是一个优选的实施方式，但是本发明并不限于此。
更优选地，所述酮基化合物包含选自甲基乙基酮、甲基异丙基酮、甲基异丁基酮中的一种或两种或更多种的(C4-C6)酮基化合物和5-甲基-3-庚酮。详细地，(C4-C6)酮基化合物和5-甲基-3-庚酮被同时用于酮基化合物，这在抑制相分离现象中更有效。也就是说，由于一起使用具有相对低碳数的酮基化合物和具有相对高碳数的酮基化合物，可以使整个系统的自由能最小化，并且溶解水可能以例如、胶束的形式稳定存在，由此，即使在恶劣的环境条件下(如燃料中的高湿度、低温和长期储存等等)，相分离现象也可能会被显著地降低。
根据本发明的一个典型的实施方式，当燃料的复合添加剂含有(C4-C6)酮基化合物和5-甲基-3-庚酮时，它们的组成比没有特别限制，但为了有效地实现上述效果，基于(C4-C6)酮基化合物为100重量份计，酮基化合物可包括5至100重量份、优选10至60重量份的5-甲基-3-庚酮。然而，这仅仅是一个优选的实施方式，但是本发明并不限于此。
根据本发明的一个典型的实施方式，燃料的复合添加剂可进一步包括叔丁醇和/或苯甲地那铵，优选地，燃料的复合添加剂同时包括叔丁醇和/或苯甲地那铵。更具体地，与单独使用叔丁醇和苯甲地那铵中的一种的情况相比，燃料的复合添加剂在同时包括叔丁醇和苯甲地那铵时，相分离延缓性能和发动机清洁性能可被显著地改善。由于具有空间位阻的叔丁醇与以盐的形式存在的苯甲地那铵混合，相分离延缓性能和发动机清洁性能都可被显著地改善。
进一步地，根据典型的实施方式，当燃料的复合添加剂包括苯甲地那铵时，燃料的复合添加剂具有独特的特点和味道，由此，燃料的复合添加剂具有防止燃料被用于除燃料以外的其他用途的性能。
根据本发明的一个典型的实施方式，当燃料的复合添加剂包括叔丁醇时，其组成比没有特别限制。例如，基于生物丁醇为100重量份计，燃料的复合添加剂可含有10至100重量份、优选15至60重量份的叔丁醇。然而，这仅仅是一个优选的实施方式，但是本发明并不限于此。
根据本发明的一个典型的实施方式，当燃料的复合添加剂包括苯甲地那铵时，其组成比没有特别限制。例如，基于生物丁醇为100重量份计，燃料的复合添加剂可能含有0.001至1重量份、优选0.001至0.5重量份的苯甲地那铵。然而，这仅仅是一个优选的实施方式，但是本发明并不限于此。
根据本发明的一个典型地实施方式，当燃料的复合添加剂包括叔丁醇和苯甲地那铵时，其组成比没有特别限制。例如，为了有效地实现上述效果，基于生物丁醇为100重量份计，燃料的复合添加剂可含有10至100重量份的叔丁醇和0.001至1重量份的苯甲地那铵，优选地，含有15至60重量份的叔丁醇和0.001至0.5重量份的苯甲地那铵。然而，这仅仅是一个优选的实施方式，但是本发明并不限于此。
如果必要的话，根据本发明的一个典型的实施方式，燃料的复合添加剂可能进一步包括正丁醇，并且，由于本领域技术人员可以适当地调节正丁醇的含量，正丁醇的含量不受限制。
根据本发明，燃料的复合添加剂可被包含和用于各种燃料中，例如生物燃料、矿物燃料等等，但优选地，燃料的复合添加剂可被添加到和用于乙醇基燃料或汽油燃料中。
以下，将会通过实施例更加详细地描述本发明，但它们仅用于清楚地理解本发明，并且本发明的范围不限于此。
实施例1
通过充分搅拌各成分来制备燃料的复合添加剂，以满足下表1中所示的成分和含量。
实施例2
通过充分搅拌各成分来制备燃料的复合添加剂，以满足下表1中所示的成分和含量。
实施例3
通过充分搅拌各成分来制备燃料的复合添加剂，以满足下表1中所示的成分和含量。
实施例4
通过充分搅拌各成分来制备燃料的复合添加剂，以满足下表1中所示的成分和含量。
实施例5
通过充分搅拌各成分来制备燃料的复合添加剂，以满足下表1中所示的成分和含量。
实施例6
通过充分搅拌各成分来制备燃料的复合添加剂，以满足下表1中所示的成分和含量。
对比例1
通过充分搅拌各成分来制备燃料的复合添加剂，以满足下表1中所示的成分和含量。
对比例2
通过充分搅拌各成分来制备燃料的复合添加剂，以满足下表1中所示的成分和含量。
表1
Figure BDA0001762396650000061
相分离延缓性能的评价
通过下述方法对实施例1至6和对比例1和2中的每一种燃料的复合添加剂进行实验，从而评价相分离延缓的程度。
具体地，将每一种燃料的复合添加剂分别注入每一个试管(100mL)中，将水(0.05％、0.1％、0.15％、0.20％、0.25％、0.30％、0.35％、0.40％、0.45％和0.50％)进一步注入到其中，并且通过剧烈晃动试管将水强行掺入燃料的复合添加剂中。之后，将试管静置10分钟，并确定分层。进一步地，为了最终确定清楚的层分离，在20℃和1500rpm下进行10分钟升温离心处理，并测量试管中产生的层的尺寸。
表2
Figure BDA0001762396650000071
如表2所示，单独使用酮基化合物和醚基化合物中的一种的对比例1和对比例2的相分离延缓性能是最差的，但是同时使用酮基化合物和醚基化合物的实施例1至6的相分离延缓性能得到显著改善。
同时使用一种(C4-C6)酮基化合物和一种C8酮基化合物(5-甲基-3-庚酮)的实施例3至6的相分离延缓性能要好于单独使用(C4-C6)酮基化合物和C8酮基化合物(5-甲基-3-庚酮)中的一种的实施例1至2。
根据表2中的实施例3和实施例4的结果可知，单独使用叔丁醇对相分离延缓性能不会产生较大的影响。进一步地，根据表2中的实施例5和实施例6的结果可知，仅当苯甲地那铵和叔丁醇同时使用，相分离延缓性能能够得到显著改善。根据这一结果，可以认为叔丁醇的空间位阻和苯甲地那铵的盐性能结合在一起显著地抑制组合物的相分离。
发动机清洁性能的评价
使用下述方法，通过加入1wt％的实施例1至6和对比例1和2中的每一种燃料的复合添加剂进行实验，从而评价发动机清洁性能的程度。
更具体地，根据汽车工程师协会(Society for Automotive Engineers,SAE)出版的文献(1992年，SAE#922184)中描述的汽油发动机测试方法进行该实验。这里，每个实验在发动机转速为3000rpm和负荷为最大负荷的2/3的条件下进行5小时。在每个实验开始时，在发动机上安装新的注射器，在安装新的注射器之前，在每个针阀处测量每个注射器的流速。在每个实验结束时，分离注射器，并且在相同针阀处测量流速。每一种测试的燃料的复合添加剂的效率通过残余流量百分比进行比较，并通过公式1计算残余流量百分比。结果示于下表3中，并且流速越大，发动机清洁性能越好。
[公式1]
残余流速(％)＝(实验结束时注射器的平均流速/新注射器的平均流速)×100％
表3
Figure BDA0001762396650000081
如表3所示，单独使用酮基化合物和醚基化合物中的一种的对比例1和对比例2的发动机清洁性能是最差的，但是同时使用酮基化合物和醚基化合物的实施例1至6的发动机清洁性能得到显著改善。
在实施例4的单独使用叔丁醇的情况下，对于发动机清洁性没有大的影响，但单独使用苯甲地那铵的情况下，发动机清洁性能得以改善。特别地，表3证实了与单独使用苯甲地那铵相比，同时使用苯甲地那铵和叔丁醇能够显著改善发动机清洁性能。
根据本发明，燃料的复合添加剂，在恶劣的环境条件下(如高湿度、低温、长时间储存等等)，也能显著地延缓相分离现象，由于具有较低的凝固点能够防止在冬天结冰，以及对固定附着在发动机上的杂质有显著的清洁效果。
进一步地，根据本发明，燃料的复合添加剂，在实现上述效果的同时，可能能够防止燃料被用作、例如，饮料，从而防止燃料被用于除燃料以外的其他用途而造成致命的问题。
尽管在本发明中没有明确地提及技术效果，但根据本发明的技术特征和本发明的说明书中所描述的它们的固有效果，可以预料到说明书中描述的技术效果。

Claims (8)

1.一种燃料的复合添加剂，包括：
生物丁醇；
酮基化合物；以及
醚基化合物，
所述酮基化合物包括C4-C6酮基化合物和5-甲基-3-庚酮；
所述C4-C6酮基化合物选自甲基乙基酮、甲基异丙基酮和甲基异丁基酮中的一种，或两种的混合物，或更多种的混合物，以及
所述醚基化合物包括甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚或其混合物；
其中，基于生物丁醇为100重量份计，所述燃料的复合添加剂包括10至100重量份的酮基化合物和0.1至20重量份的醚基化合物。
2.根据权利要求1所述的燃料的复合添加剂，其特征在于，所述燃料的复合添加剂进一步包括叔丁醇。
3.根据权利要求2所述的燃料的复合添加剂，其特征在于，基于生物丁醇为100重量份计，所述燃料的复合添加剂包括10至100重量份的叔丁醇。
4.根据权利要求2所述的燃料的复合添加剂，其特征在于，所述燃料的复合添加剂进一步包括苯甲地那铵。
5.根据权利要求4所述的燃料的复合添加剂，其特征在于，基于生物丁醇为100重量份计，所述燃料的复合添加剂包括10至100重量份的叔丁醇和0.001至1重量份的苯甲地那铵。
6.根据权利要求1所述的燃料的复合添加剂，其特征在于，基于C4-C6酮基化合物为100重量份计，所述酮基化合物包括5至100重量份的5-甲基-3-庚酮。
7.一种燃料，包括权利要求1-6中任一项所述的燃料的复合添加剂。
8.根据权利要求7所述的燃料，其特征在于，所述燃料为汽油燃料或乙醇基燃料。
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