CN113174276B

CN113174276B - 一种压燃式改性甲醇燃料及其制备工艺

Info

Publication number: CN113174276B
Application number: CN202110461619.2A
Authority: CN
Inventors: 田伟; 汤先耕
Original assignee: Chongqing Yifeng New Energy Co ltd
Current assignee: Chongqing Yifeng New Energy Co ltd
Priority date: 2021-04-27
Filing date: 2021-04-27
Publication date: 2022-11-15
Anticipated expiration: 2041-04-27
Also published as: CN113174276A

Abstract

本发明公开了一种压燃式改性甲醇燃料及其制备工艺，包括如下重量份的原料：甲醇40~65份、改性剂30~55份、以及性能调节剂2~10份；其中，所述改性剂包括如下重量份的原料：异丙醇5~20份、叔丁醇5~15份、正辛醇5~15份、2‑甲基丙烯酸丁酯2~10份、石油醚2~10份；所述性能调节剂包括如下重量份的原料：异丙醇2~10份、二甲基甲酰胺0.1~1.0份、苯骈三氮唑0.01~1.0份、异丙基甲基苯酚0.01~1.0份。本发明利用改性剂和性能调节剂对甲醇进行改性，使改性甲醇能够与国标柴油在一定配比下使用，使用时不需要对车辆进行任何改装，可以直接使用，改性甲醇和柴油混合后非常稳定，在长时间储存中不会发生分层，对油泵、油路、发动机缸体无损害。

Description

一种压燃式改性甲醇燃料及其制备工艺

技术领域

本发明涉及能源燃料技术领域，具体涉及一种压燃式改性甲醇燃料及其制备工艺。

背景技术

我国是世界第一能源消费大国，具有化石能源缺油少气富煤、可再生风光资源丰富的特点，2018年石油进口4.6亿吨，对外依存度70.6％，其中约一半左右从伊朗等中东高风险地区进口，石油面临随时断供风险，成为经济社会发展的软肋，实施替代石油战略是必然的选择，也是关系国家安全的大事。

目前，甲醇是替代石油的必然选择。替代石油的路径有多条：甲醇、乙醇、电和氢以及煤制油均可供选择。乙醇由粮食或植物提取，与人争粮、与粮争地的特点限制了规模化应用。发展电和氢能车目前工作力度很大，但成本高、产业化推广尚待时日。煤制油不论直接液化还是间接液化，均存在成本较高问题。甲醇原料来源广泛、资源有保障，当前可通过煤炭、农村秸秆、煤层气、化工废气为原料生产，今后还可利用风光能制氢与大气二氧化碳合成生产甲醇。因此，甲醇是较为可行的替代石油途径。

目前，现有压燃式发动机燃料存在尾气排放中烟尘、粉尘较大的问题，将醇燃料应用于压燃式发动机可以很好的解决这些问题，但将醇燃料应用在压燃式发动机上也存在一定困难，这是由于醇燃料的理化性质所决定的。现阶段，醇燃料在压燃式发动机上的应用一般采用如下方式：将柴油与甲醇均匀混合或乳化再使用，但柴油与甲醇混合燃料的稳定性较差，容易分层，而且甲醇掺混率高时会使发动机冷启动困难；向甲醇和柴油的混合物中添加着火促进剂，然而这类着火促进剂价格昂贵并且使用时存在安全问题，难以在商业上获得应用；对压燃式发动机结构进行一定的改进，改善柴油机燃烧过程，这种方法的缺点是需要对发动机进行改进，成本高，并且无法适应复杂的工作环境；采用二甲醚引燃法，这种方法同样需要对发动机进行改进；开发高压缩比压燃式纯甲醇发动机，虽然这种发动机常规排放指标优于原柴油机，动力经济性指标也较好，但其结构复杂，滞燃期长，甲醇燃烧速度快，工作较为粗暴，造成机械负荷较高，可靠性降低，并且使用寿命短，无法满足要求。综上所述，虽然改进方法较多，但仍然不能很好的解决醇燃料用于压燃式发动机的困难，因此，如何使甲醇很好的应用于压燃式发动机是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种压燃式改性甲醇燃料，以解决现有压燃式发动机使用醇燃料需要对发动机进行改进、成本高、对发动机系统腐蚀严重的问题。

本发明还提供一种压燃式改性甲醇燃料的制备工艺。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种压燃式改性甲醇燃料，包括如下重量份的原料：甲醇40～65份、改性剂30～55份、以及性能调节剂2～10份。

其中，所述改性剂包括如下重量份的原料：异丙醇5～20份、叔丁醇5～15份、正辛醇5～15份、2-甲基丙烯酸丁酯2～10份、石油醚2～10份。

所述性能调节剂包括如下重量份的原料：异丙醇2～10份、二甲基甲酰胺0.1～1.0份、苯骈三氮唑0.01～1.0份、异丙基甲基苯酚0.01～1.0份。

优选地，包括如下重量份的原料：甲醇45～60份、改性剂35～50份、性能调节剂4～6份、以及柴油25～75份。

优选地，所述改性剂包括如下重量份的原料：异丙醇10～15份、叔丁醇8～12份、正辛醇6～10份、2-甲基丙烯酸丁酯3～7份、石油醚3～7份。

优选地，所述性能调节剂包括如下重量份的原料：异丙醇4～6份、二甲基甲酰胺0.2～0.4份、苯骈三氮唑0.02～0.03份、异丙基甲基苯酚0.02～0.03份。

优选地，所述甲醇的纯度不小于99.9％。

优选地，还包括柴油20～80份。

一种压燃式改性甲醇燃料的制备工艺，按本发明所述组份备料，其制备工艺包括如下步骤：

1)制备改性剂：按重量份备好改性剂原料，并将改性剂原料加入反应釜中搅拌均匀，静置至少12小时后得到改性剂。

2)制备性能调节剂：按重量份备好性能调节剂原料，先将异丙醇加入反应釜中进行搅拌，在搅拌中加入二甲基甲酰胺、苯骈三氮唑、异丙基甲基苯酚，搅拌均匀后，静置至少6小时后得到性能调节剂。

3)制备改性甲醇燃料：将上述步骤制备得到的改性剂、性能调节剂与甲醇按照重量份加入反应釜中混合搅拌均匀，静置至少12小时后得到产品。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明利用改性剂和性能调节剂对甲醇进行改性，使改性甲醇能够与国标柴油在一定配比下使用；并且，使用时不需要对车辆进行任何改装，可以直接使用；同时，改性甲醇和柴油混合后非常稳定，在长时间储存中不会发生分层；对油泵、油路、发动机缸体无损害，长期使用能够很好的保持供油顺畅，大大降低了使用成本。

2、本发明的制备工艺通过改性剂和性能调节剂对甲醇进行改性，使改性甲醇能够与国标柴油在一定配比下使用；本发明的制备工艺操作方便，产品质量容易控制，对设备要求不高，适合大规模工业化生产。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明作进一步说明。

一、一种压燃式改性甲醇燃料

所述压燃式改性甲醇燃料包括如下重量份数的原料：甲醇40～65份、改性剂30～55份、性能调节剂2～10份。

其中，所述改性剂包括如下重量份数的原料：异丙醇5～20份、叔丁醇5～15份、正辛醇5～15份、2-甲基丙烯酸丁酯2～10份、石油醚2～10份；

所述性能调节剂包括如下重量份数的原料：异丙醇2～10份、二甲基甲酰胺0.1～1.0份、苯骈三氮唑0.01～1.0份、异丙基甲基苯酚0.01～1.0份。

在具体实施时，所述压燃式改性甲醇燃料包括如下重量份数的原料：甲醇45～60份、改性剂35～50份、性能调节剂4～6份、以及柴油25～75份。其中，甲醇的纯度不小于99.9％。所述改性剂包括如下重量份数的原料：异丙醇10～15份、叔丁醇8～12份、正辛醇6～10份、2-甲基丙烯酸丁酯3～7份、石油醚3～7份。所述性能调节剂包括如下重量份数的原料：异丙醇4～6份、二甲基甲酰胺0.2～0.4份、苯骈三氮唑0.02～0.03份、异丙基甲基苯酚0.02～0.03份。

本发明中，改性剂的作用是为甲醇改性，将甲醇与其他醇类化合物混合，使甲醇掺混率较高时发动机也能实现冷启动。选择添加苯骈三氮唑和其他改性物质的共同作用下，改性甲醇燃料对金属、橡胶的腐蚀作用水平同汽油相当，而几种醇、醚、酯等添加剂的协同效能致使甲醇与烃相溶结合，使甲醇与柴油混合后更加稳定，混合后能够长时间储存，并且不会发生分层现象。同时，混合后的甲醇柴油燃料对油泵、油路、发动机缸体无损害，长期使用能够很好的保持供油顺畅，大大降低了使用成本。

实施例1

1、压燃式改性甲醇燃料的组分

由如下重量份数的原料组成：甲醇55份、改性剂40份、性能调节剂5份。

所述改性剂包括如下重量份数的原料：异丙醇13.3份、叔丁醇10份、正辛醇8份、2-甲基丙烯酸丁酯4.7份、石油醚4份、

所述性能调节剂包括如下重量份数的原料：异丙醇4.7份、二甲基甲酰胺0.25份、苯骈三氮唑0.025份、异丙基甲基苯酚0.025份。

2、制备本发明压燃式改性甲醇燃料的方法，包括如下步骤：

1)制备改性剂：按重量份数备好改性剂原料，并将改性剂原料加入反应釜中搅拌均匀，静置至少12小时后得到改性剂；

2)制备性能调节剂：按重量份数备好性能调节剂原料，先将异丙醇加入反应釜中进行搅拌，在搅拌中加入二甲基甲酰胺、苯骈三氮唑、异丙基甲基苯酚，搅拌均匀后，静置至少6小时后得到性能调节剂；

3)制备改性甲醇燃料：将上述步骤制备得到的改性剂、性能调节剂与甲醇按照重量份数加入反应釜中混合搅拌均匀1小时，静置至少12小时后得到产品。

在与柴油混合使，将柴油加入反应釜中与改性甲醇混合搅拌均匀1小时，静置至少12小时后得到改性甲醇柴油混合燃料，即可使用。

其中，所述搅拌均匀有两种情况，性能调节剂制作的反应釜是有搅拌设施的设备，搅拌时转速为80～100r/min，其他反应釜采用泵打循环搅抖，在物料循环过程中实现动态融合。根据多年实践经验，此类燃料静置反应12小时以上产品品质更佳。

实施例2

所述压燃式改性甲醇燃料包括如下重量份数的原料：甲醇40份、改性剂30份、性能调节剂2份。

所述改性剂包括如下重量份数的原料：异丙醇5份、叔丁醇5份、正辛5份、2-甲基丙烯酸丁酯2份、石油醚2份、

所述性能调节剂包括如下重量份数的原料：异丙醇2份、二甲基甲酰胺0.1份、苯骈三氮唑0.01份、异丙基甲基苯酚0.01份。

所述压燃式改性甲醇燃料的制备工艺，参照实施例1。以下实施例同。

实施例3

所述压燃式改性甲醇燃料包括如下重量份数的原料：甲醇65份、改性剂55份、性能调节剂10份。

所述改性剂包括如下重量份数的原料：异丙醇20份、叔丁醇15份、正辛15份、2-甲基丙烯酸丁酯10份、石油醚10份。

所述性能调节剂包括如下重量份数的原料：异丙醇10份、二甲基甲酰胺1份、苯骈三氮唑1份、异丙基甲基苯酚1份。

二、燃料性能对比

1、实施例与国标柴油的配比

将实施例1～3与国标几种柴油进行如下配比后使用：

表1与几种柴油的配比(单位：％)

目前，国标柴油有6个型号，本发明改性甲醇对于各个型号的国标柴油均能适应。在实际储存过程中，实施例1～3与各个型号的国标柴油混合后均能长时间储存，特别是在储存一年之后还可以正常使用，并未出现分层现象。

2、柴油性能对比

以0号国标柴油为例，将实施例1～3分别与0号国标柴油按表1的配比混合成改性甲醇柴油燃料，再与对应的国标柴油性能进行比较：

表2改性甲醇柴油燃料(改性甲醇+0号柴油)与0号柴油用量比较

其中，实施例1～3按照表1的配比与0号柴油混合后可以直接使用，混合后的改性甲醇柴油燃料没有出现分层和乳化现象，燃耗比和能耗比都与单独使用0号柴油较为接近。特别是实施例2，其燃耗比和能耗比都只是略微高于0号柴油，这说明本发明改性甲醇能够与柴油混用。在实际使用中，将实施例1～3和0号柴油用于同种车型长时间使用，在该车正常运行过程中，未对该车的发动机系统进行任何改进，改性甲醇燃料都是与0号柴油混合后直接作为燃料使用，并且在该车运行过程中，该车的发动机系统未出现任何因甲醇腐蚀而发生的故障，至今该车仍然在正常使用过程中。同时，在实际储存过程中，实施例1～3与0号国标柴油混合后能长时间储存，特别是在储存一年之后对改性甲醇柴油燃料的外观进行观察，色泽正常，没有出现分层和乳化现象，完全可以继续使用，并且其性能未出现变化。

3、改性甲醇柴油燃料与对应国标柴油在发动机排放性能的比较

实施例1～3的改性甲醇与0号柴油混合后，与单独使用0号柴油在发动机排放性能上的比较，见下表：

表3

燃料	0号柴油	实施例1	实施例2	实施例3
					转速(y/min)	2000	2000	2000	2000
HC(g/kw·h)	0.021	0.008	0.009	0.007
					CO(g/kw·h)	0.19	0.03	0.04	0.03
NO<sub>x</sub>(g/kw·h)	0.135	0.01	0.01	0.01

从表3可以看出，在发动机转速相同的情况下，使用本发明改性甲醇燃料与使用0号柴油相比，排放物中碳氢化合物HC、CO、NO_x的含量都出现了非常明显、甚至是大幅度的降低，特别是NO_x，下降幅度非常大，这显示出本发明所述改性甲醇燃料在使用时产生的尾气对大气影响远远小于现有国标柴油，如果本发明所述改性甲醇燃料能够大量与国标柴油混合使用，将大幅度的降低汽车尾气对环境的影响，缓解温室效应，这也证明本发明改性甲醇燃料在降低汽车尾气污染物方面具有非常优异的性能。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种压燃式改性甲醇柴油燃料，其特征在于，包括如下重量份的原料：甲醇40~65份、改性剂30~55份、以及性能调节剂2~10份；

其中，所述改性剂包括如下重量份的原料：异丙醇5~20份、叔丁醇5~15份、正辛醇5~15份、2-甲基丙烯酸丁酯2~10份、石油醚2~10份；

所述性能调节剂包括如下重量份的原料：异丙醇2~10份、二甲基甲酰胺0.1~1.0份、苯骈三氮唑0.01~1.0份、异丙基甲基苯酚0.01~1.0份；

还包括柴油20~80份。

2.根据权利要求1所述压燃式改性甲醇柴油燃料，其特征在于，包括如下重量份的原料：甲醇45~60份、改性剂35~50份、性能调节剂4~6份、以及柴油25~75份。

3.根据权利要求2所述压燃式改性甲醇柴油燃料，其特征在于，所述改性剂包括如下重量份的原料：异丙醇10~15份、叔丁醇8~12份、正辛醇6~10份、2-甲基丙烯酸丁酯3~7份、石油醚3~7份。

4.根据权利要求2所述压燃式改性甲醇柴油燃料，其特征在于，所述性能调节剂包括如下重量份的原料：异丙醇4~6份、二甲基甲酰胺0.2~0.4份、苯骈三氮唑0.02~0.03份、异丙基甲基苯酚0.02~0.03份。

5.根据权利要求1所述压燃式改性甲醇柴油燃料，其特征在于，所述甲醇的纯度不小于99.9%。

6.一种压燃式改性甲醇柴油燃料的制备工艺，其特征在于，按权利要求1~5任一所述压燃式改性甲醇柴油燃料的原料进行备料，其制备工艺包括如下步骤：

1）制备改性剂：按重量份备好改性剂原料，并将改性剂原料加入反应釜中搅拌均匀，静置至少12小时后得到改性剂；

2）制备性能调节剂：按重量份备好性能调节剂原料，先将异丙醇加入反应釜中进行搅拌，在搅拌中加入二甲基甲酰胺、苯骈三氮唑、异丙基甲基苯酚，搅拌均匀后，静置至少6小时后得到性能调节剂；

3）制备改性甲醇燃料：将上述步骤制备得到的改性剂、性能调节剂与甲醇按照重量份加入反应釜中混合搅拌均匀，静置至少12小时后得到产品；

4）将柴油加入反应釜中与改性甲醇燃料混合搅拌均匀1小时，静置至少12小时后得到改性甲醇柴油混合燃料，即可使用。