CN113265277A - 一种点燃式发动机用清洁合成燃料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种点燃式发动机用清洁合成燃料，属于醇醚合成低碳清洁能源技术领域，其组分及重量百分比如下：包括多碳醇15‑18％、甲醇28‑31％、烃化合物30‑32％、混合醚类化合物5‑7％、有机溶剂10‑12％以及外加添加剂3‑5％；其中，外加添加剂包括热值提升剂、抗爆升烷剂、稳定剂以及金属缓蚀剂。该点燃式发动机用清洁合成燃料，稳定剂选用二甘醇二乙醚，二甘醇二乙醚的分子结构中具有醚基、烃基以及烷基，从而其在这三种类型的化合物之间的原子团能够结合在一起。解决了烃化合物和羟化合物的互溶问题，通过第三种的化合物的衔接同时构建了亲水和亲油两种相的分子基团，提升了整个化合物的稳定性。

Description

一种点燃式发动机用清洁合成燃料
技术领域
本发明属于醇醚合成低碳清洁能源技术领域，具体为一种点燃式发动机用清洁合成燃料。
背景技术
2018年我国的石油消耗量达到5亿吨，而自产原油则多年徘徊在2亿吨左右，对外进口依存度超过70％，天然气的进口依存度达到了46％。“缺油、少气、富煤”是我国的基本能源结构。如果过度依赖石油进口，国家能源安全存在巨大风险。为加快推动甲醇汽车应用、实现车用燃料多元化，工信部等国家八部委要求按照因地制宜、积极稳妥、安全可控的原则，重点在山西、陕西、贵州、甘肃等资源禀赋条件较好且具有甲醇汽车运行经验的地区，加快M100甲醇汽车的应用，GB/T34548-2017《车用甲醇汽油添加剂》国家标准也于2018年5月1日实施。发展煤制甲醇，使用清洁M100甲醇汽车，推广低碳甲醇燃料在动力燃烧和热力燃烧领域的应用，是针对我国能源结构短板问题的有效措施。
国内外对甲醇合成燃料早已就进行了大量的研究，并且取得了很多成果，并从节能减排、抗爆、缓蚀等方面对甲醇合成燃料进行了改善，但公开的配方中分别加入了氯化钠、丙炔醇、二丁基磷代磷酸锌、二茂铁、苯和四乙基铅、硝基甲烷及二烷基代磷酸锌和磺酸铵、钛酸钡等。这些物质中丙炔醇、硝基甲烷、苯和四乙基铅是剧毒物，其它的含氯、磷、硫、氮等元素，或是含锌、铁、铅、钠、钛、钡等元素，这些物质对汽车和环境都会造成影响，是甲醇合成燃料和甲醇合成燃料添加剂的国家标准中规定限制加入的。然而，由于传统的甲醇合成燃料在抗爆性差、安全性能低、燃烧特性差、利用率低等缺陷，必须加入上述物质对其性能进行改善，不但成本高，而且不利于环保。因此，为兼顾环保经济和性能优良，必须对现有技术中的甲醇合成燃料进行优化改良。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种点燃式发动机用清洁合成燃料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种点燃式发动机用清洁合成燃料，其组分及重量百分比如下：包括多碳醇15-18％、甲醇28-31％、烃化合物30-32％、混合醚类化合物5-7％、有机溶剂10-12％以及外加添加剂3-5％；
其中，多碳醇为由正丁醇、乙二醇以及己醇组成的混合物；
其中，烃化合物为馏程在40-200℃的碳氢化合物；
其中，混合醚类化合物为由乙基叔丁基醚以及甲基叔戊基醚组成的混合化合物；
其中，有机溶剂为由间二甲苯以及对二甲苯组成的混合溶剂；
其中，外加添加剂包括热值提升剂、抗爆升烷剂、稳定剂以及金属缓蚀剂。
进一步优化本技术方案，所述多碳醇的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，正丁醇30％、乙二醇30％以及己醇40％。
进一步优化本技术方案，所述烃化合物选择馏程在70-180℃的石脑油。
进一步优化本技术方案，所述混合醚类化合物的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，乙基叔丁基醚50％以及甲基叔戊基醚50％。
进一步优化本技术方案，所述有机溶剂的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，间二甲苯80％以及对二甲苯20％。
进一步优化本技术方案，所述外加添加剂的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，热值提升剂20％、抗爆升烷剂18％、金属缓蚀剂18％以及稳定剂44％。
进一步优化本技术方案，所述热值提升剂为硝基甲烷、硝基乙烷中的一种或多种；所述抗爆升烷剂为三甲基硅烷基乙酸叔丁酯；所述金属缓蚀剂为环己胺；所述稳定剂为二甘醇二乙醚。
进一步优化本技术方案，所述点燃式发动机用清洁合成燃料的组分在制备成清洁合成燃料时，制备方法包括以下具体步骤：
S1、外加添加剂的制备：对外加添加剂的组分进行混合处理，并密封保存，备用；
S2、原料的添加：将多碳醇、烃化合物以及混合醚类化合物加入到调和容器中，充分搅拌混合，在搅拌的过程中加入外加添加剂，直至外加添加剂投放结束，投放结束后继续搅拌5-10分钟，静置15-20分钟，得到混合溶液A，密封保存，备用；
S3、合成燃料的制备：将上个步骤中的混合溶液A再次加入到调和容器中，将有机溶剂投放到调和容器中，常温常压下混合反应40-60分钟，得到清洁合成燃料；
S4、清洁合成燃料装罐完成制备。
进一步优化本技术方案，所述S1中，混合处理的具体内容：按照外加添加剂的各个组分分别按照重量百分比的比例加入到混合容器中，在常温常压下搅拌混合20-30分钟，搅拌后静置10-15分钟，密封保存，备用。
进一步优化本技术方案，所述S3中，在对有机溶剂进行制备时，将间二甲苯溶液和对二甲苯溶液按照重量百分比的比例投放到混合容器中进行混合，得到有机溶剂。
与现有技术相比，本发明提供了一种点燃式发动机用清洁合成燃料，具备以下有益效果：
1、该点燃式发动机用清洁合成燃料，外加添加剂中含有稳定剂，稳定剂选用二甘醇二乙醚，二甘醇二乙醚的分子结构中具有醚基、烃基以及烷基，从而其在这三种类型的化合物之间的原子团能够结合在一起。解决了烃化合物和羟化合物的互溶问题，通过第三种的化合物的衔接同时构建了亲水和亲油两种相的分子基团，提升了整个化合物的稳定性。
2、该点燃式发动机用清洁合成燃料，外加添加剂中含有热值提升剂、抗爆升烷剂以及金属缓蚀剂，热值提升剂提升了合成燃料的热效率和燃烧时的动力；抗爆升烷剂提升了的合成燃料的辛烷值，使其具有更好的发动机抗爆震效能；金属缓蚀剂通过在金属表面形成金属氧化物，从而抑制整个腐蚀过程。
附图说明
图1为本发明提出的一种点燃式发动机用清洁合成燃料的制备流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
一种点燃式发动机用清洁合成燃料，其组分及重量百分比如下：包括多碳醇18％、甲醇30％、烃化合物30％、混合醚类化合物7％、有机溶剂10％以及外加添加剂5％；
其中，多碳醇为由正丁醇、乙二醇以及己醇组成的混合物；
其中，烃化合物为馏程在40-200℃的碳氢化合物；
其中，混合醚类化合物为由乙基叔丁基醚以及甲基叔戊基醚组成的混合化合物；
其中，有机溶剂为由间二甲苯以及对二甲苯组成的混合溶剂；
其中，外加添加剂包括热值提升剂、抗爆升烷剂、稳定剂以及金属缓蚀剂。
具体的，所述多碳醇的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，正丁醇30％、乙二醇30％以及己醇40％。
具体的，所述烃化合物选择馏程在70-180℃的石脑油。
具体的，所述混合醚类化合物的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，乙基叔丁基醚50％以及甲基叔戊基醚50％。
具体的，所述有机溶剂的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，间二甲苯80％以及对二甲苯20％。
具体的，所述外加添加剂的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，热值提升剂20％、抗爆升烷剂18％、金属缓蚀剂18％以及稳定剂44％。
具体的，所述热值提升剂为硝基甲烷、硝基乙烷中的一种或多种；所述抗爆升烷剂为三甲基硅烷基乙酸叔丁酯；所述金属缓蚀剂为环己胺；所述稳定剂为二甘醇二乙醚。
实施例二：
一种点燃式发动机用清洁合成燃料，其组分及重量百分比如下：包括多碳醇18％、甲醇30％、烃化合物30％、混合醚类化合物7％、有机溶剂12％以及外加添加剂3％；
其中，多碳醇为由正丁醇、乙二醇以及己醇组成的混合物；
其中，烃化合物为馏程在40-200℃的碳氢化合物；
其中，混合醚类化合物为由乙基叔丁基醚以及甲基叔戊基醚组成的混合化合物；
其中，有机溶剂为由间二甲苯以及对二甲苯组成的混合溶剂；
其中，外加添加剂包括热值提升剂、抗爆升烷剂、稳定剂以及金属缓蚀剂。
具体的，所述多碳醇的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，正丁醇30％、乙二醇30％以及己醇40％。
具体的，所述烃化合物选择馏程在70-180℃的石脑油。
具体的，所述混合醚类化合物的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，乙基叔丁基醚50％以及甲基叔戊基醚50％。
具体的，所述有机溶剂的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，间二甲苯80％以及对二甲苯20％。
具体的，所述外加添加剂的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，热值提升剂20％、抗爆升烷剂18％、金属缓蚀剂18％以及稳定剂44％。
具体的，所述热值提升剂为硝基乙烷；所述抗爆升烷剂为三甲基硅烷基乙酸叔丁酯；所述金属缓蚀剂为环己胺；所述稳定剂为二甘醇二乙醚。
实施例三：
一种点燃式发动机用清洁合成燃料，其组分及重量百分比如下：包括多碳醇18％、甲醇30％、烃化合物30％、混合醚类化合物7％、有机溶剂10％以及外加添加剂5％；
其中，多碳醇为由正丁醇、乙二醇以及己醇组成的混合物；
其中，烃化合物为馏程在40-200℃的碳氢化合物；
其中，混合醚类化合物为由乙基叔丁基醚以及甲基叔戊基醚组成的混合化合物；
其中，有机溶剂为由间二甲苯以及对二甲苯组成的混合溶剂；
其中，外加添加剂包括热值提升剂、抗爆升烷剂、稳定剂以及金属缓蚀剂。
具体的，所述多碳醇的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，正丁醇30％、乙二醇30％以及己醇40％。
具体的，所述烃化合物选择馏程在70-180℃的石脑油。
具体的，所述混合醚类化合物的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，乙基叔丁基醚50％以及甲基叔戊基醚50％。
具体的，所述有机溶剂的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，间二甲苯70％以及对二甲苯30％。
具体的，所述外加添加剂的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，热值提升剂20％、抗爆升烷剂20％、金属缓蚀剂20％以及稳定剂40％。
具体的，所述热值提升剂为硝基甲烷、硝基乙烷中的一种或多种；所述抗爆升烷剂为三甲基硅烷基乙酸叔丁酯；所述金属缓蚀剂为环己胺；所述稳定剂为二甘醇二乙醚。
实施例四：
一种点燃式发动机用清洁合成燃料，其组分及重量百分比如下：包括多碳醇18％、甲醇30％、烃化合物30％、混合醚类化合物7％、有机溶剂10％以及外加添加剂5％；
其中，多碳醇为由正丁醇、乙二醇以及己醇组成的混合物；
其中，烃化合物为馏程在40-200℃的碳氢化合物；
其中，混合醚类化合物为由乙基叔丁基醚以及甲基叔戊基醚组成的混合化合物；
其中，有机溶剂为由间二甲苯以及对二甲苯组成的混合溶剂；
其中，外加添加剂包括热值提升剂、抗爆升烷剂、稳定剂以及金属缓蚀剂。
具体的，所述多碳醇的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，正丁醇30％、乙二醇30％以及己醇40％。
具体的，所述烃化合物选择馏程在70-180℃的石脑油，石脑油的参数符合国家标准。
具体的，所述混合醚类化合物的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，乙基叔丁基醚50％以及甲基叔戊基醚50％。
具体的，所述有机溶剂的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，间二甲苯80％以及对二甲苯20％。
具体的，所述外加添加剂的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，热值提升剂20％、抗爆升烷剂20％、金属缓蚀剂15％以及稳定剂45％。
具体的，所述热值提升剂为硝基甲烷；所述抗爆升烷剂为三甲基硅烷基乙酸叔丁酯；所述金属缓蚀剂为环己胺；所述稳定剂为二甘醇二乙醚。
实施例五：
请参阅图1，采用实施例一至实施例四中任一一种实施例所述的一种点燃式发动机用清洁合成燃料在制备成清洁合成燃料时，制备方法包括以下具体步骤：
S1、外加添加剂的制备：对外加添加剂的组分进行混合处理，并密封保存，备用；
S2、原料的添加：将多碳醇、烃化合物以及混合醚类化合物加入到调和容器中，充分搅拌混合，在搅拌的过程中加入外加添加剂，直至外加添加剂投放结束，投放结束后继续搅拌5-10分钟，静置15-20分钟，得到混合溶液A，密封保存，备用；
S3、合成燃料的制备：将上个步骤中的混合溶液A再次加入到调和容器中，将有机溶剂投放到调和容器中，常温常压下混合反应40-60分钟，得到清洁合成燃料；
S4、清洁合成燃料装罐完成制备。
实施例六：
按照实施例五所述的制备方法将实施例一至实施例四生产的清洁合成燃料进行制备，并进行检测，检测结果如表1所示。
Figure BDA0003098276040000091
表1
其中，一级指标和二级指标为GB16663-1996国家标准下的指标参数。
本发明的有益效果是：
1、该点燃式发动机用清洁合成燃料，外加添加剂中含有稳定剂，稳定剂选用二甘醇二乙醚，二甘醇二乙醚的分子结构中具有醚基、烃基以及烷基，从而其在这三种类型的化合物之间的原子团能够结合在一起。解决了烃化合物和羟化合物的互溶问题，通过第三种的化合物的衔接同时构建了亲水和亲油两种相的分子基团，提升了整个化合物的稳定性。
2、该点燃式发动机用清洁合成燃料，外加添加剂中含有热值提升剂、抗爆升烷剂以及金属缓蚀剂，热值提升剂提升了合成燃料的热效率和燃烧时的动力；抗爆升烷剂提升了的合成燃料的辛烷值，使其具有更好的发动机抗爆震效能；金属缓蚀剂通过在金属表面形成金属氧化物，从而抑制整个腐蚀过程。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种点燃式发动机用清洁合成燃料，其特征在于，其组分及重量百分比如下：包括多碳醇15-18％、甲醇28-31％、烃化合物30-32％、混合醚类化合物5-7％、有机溶剂10-12％以及外加添加剂3-5％；
其中，多碳醇为由正丁醇、乙二醇以及己醇组成的混合物；
其中，烃化合物为馏程在40-200℃的碳氢化合物；
其中，混合醚类化合物为由乙基叔丁基醚以及甲基叔戊基醚组成的混合化合物；
其中，有机溶剂为由间二甲苯以及对二甲苯组成的混合溶剂；
其中，外加添加剂包括热值提升剂、抗爆升烷剂、稳定剂以及金属缓蚀剂。
2.根据权利要求1所述的一种点燃式发动机用清洁合成燃料，其特征在于，所述多碳醇的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，正丁醇30％、乙二醇30％以及己醇40％。
3.根据权利要求1所述的一种点燃式发动机用清洁合成燃料，其特征在于，所述烃化合物选择馏程在70-180℃的石脑油。
4.根据权利要求1所述的一种点燃式发动机用清洁合成燃料，其特征在于，所述混合醚类化合物的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，乙基叔丁基醚50％以及甲基叔戊基醚50％。
5.根据权利要求1所述的一种点燃式发动机用清洁合成燃料，其特征在于，所述有机溶剂的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，间二甲苯80％以及对二甲苯20％。
6.根据权利要求1所述的一种点燃式发动机用清洁合成燃料，其特征在于，所述外加添加剂的组分按照以下重量百分比进行制备：
其中，热值提升剂20％、抗爆升烷剂18％、金属缓蚀剂18％以及稳定剂44％。
7.根据权利要求6所述的一种点燃式发动机用清洁合成燃料，其特征在于，所述热值提升剂为硝基甲烷、硝基乙烷中的一种或多种；所述抗爆升烷剂为三甲基硅烷基乙酸叔丁酯；所述金属缓蚀剂为环己胺；所述稳定剂为二甘醇二乙醚。
8.根据权利要求1所述的一种点燃式发动机用清洁合成燃料，其特征在于，所述点燃式发动机用清洁合成燃料的组分在制备成清洁合成燃料时，制备方法包括以下具体步骤：
S1、外加添加剂的制备：对外加添加剂的组分进行混合处理，并密封保存，备用；
S2、原料的添加：将多碳醇、烃化合物以及混合醚类化合物加入到调和容器中，充分搅拌混合，在搅拌的过程中加入外加添加剂，直至外加添加剂投放结束，投放结束后继续搅拌5-10分钟，静置15-20分钟，得到混合溶液A，密封保存，备用；
S3、合成燃料的制备：将上个步骤中的混合溶液A再次加入到调和容器中，将有机溶剂投放到调和容器中，常温常压下混合反应40-60分钟，得到清洁合成燃料；
S4、清洁合成燃料装罐完成制备。
9.根据权利要求1所述的一种点燃式发动机用清洁合成燃料，其特征在于，所述S1中，混合处理的具体内容：按照外加添加剂的各个组分分别按照重量百分比的比例加入到混合容器中，在常温常压下搅拌混合20-30分钟，搅拌后静置10-15分钟，密封保存，备用。
10.根据权利要求1所述的一种点燃式发动机用清洁合成燃料，其特征在于，所述S3中，在对有机溶剂进行制备时，将间二甲苯溶液和对二甲苯溶液按照重量百分比的比例投放到混合容器中进行混合，得到有机溶剂。
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