CN114032121B - 一种汽油车用甲醇燃料母液添加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种汽油车用甲醇燃料母液添加剂，由基础混合物和催化剂组成，所述基础混合物包括以下重量份的原料：甲乙酮10～25份、新戊二醇5～15份、正葵醇25～35份、壬醇10～20份、对溴苯甲醚8～18份、正辛烷5～15份和聚乙二醇醚1～3份，所述催化剂由质量比为1～2：0.5～1：1～2的二氯二茂钛、高氯酸铵和聚醚聚氨酯混合而成，催化剂占基础混合物质量的0.2～0.4％。本发明采用科学配比，实现组分之间的有效组合，可使制备的母液添加剂高效浓缩，不仅降低甲醇燃料中母液添加剂的占比量，还可提高甲醇汽油中的甲醇燃料用量，并起到清洁汽车尾气的作用。本发明制备的甲醇燃料母液添加剂，生产工艺简单、易于操作控制、产品质量稳定，可实现生产产量的提高和运输成本的降低。

Description

一种汽油车用甲醇燃料母液添加剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及甲醇燃料汽油技术领域，特别涉及一种汽油车用甲醇燃料母液添加剂及其制备方法。
背景技术
甲醇汽油是一种低碳能源，可以替代普通汽油，是专门用于汽油内燃机机车使用的车用燃料。它利用工业甲醇或燃料甲醇，与现有国标汽油按照适当的比例调配，在助溶剂和合成添加剂的作用调制成的一种甲醇复合汽油，称为甲醇汽油。甲醇汽油与国标汽油性质相同，性能相近，具有替代性好、动力强、污染少等优点，在全球能源危机和环境污染的背景下具有良好发展前景。
甲醇汽油是由基础汽油、甲醇及添加剂组成，因此，甲醇汽油的技术关键核心是添加剂的技术水平和质量控制。传统生产方法通常是先制备甲醇燃料，即甲醇与添加剂经过特定的工艺制成甲醇燃料后，再与一定比例汽油混合才制得甲醇汽油。生产效率较低，能耗较高，添加剂的占比较高，原料用量有所增加，进而增加生产的成本。现有技术通过先单独生产甲醇燃料的核心母液，以一定的比例将核心母液与甲醇相互混合，得到的甲醇燃料可节省部分成本，同时使用效果较好。但甲醇热值低、燃烧产生的甲酸和甲醛具有腐蚀性和磨损性，与汽油存在相溶性差等缺点，现有技术多是提高核心母液的用量，使得甲醇燃料与汽油可达到理想状态的复配，可使甲醇汽油使用的效果较佳，但核心母液的提高不仅增加生产成本，降低甲醇在甲醇汽油中的占比，并不能充分地发挥甲醇燃料的价值。
发明内容
鉴以此，本发明的目的在于提供一种汽油车用甲醇燃料母液添加剂及其制备方法，采用科学配比，实现组分之间的有效组合，可使制备的母液添加剂高效浓缩，不仅降低甲醇燃料中母液添加剂的占比量，还可增加甲醇燃料与汽油的相容性，提高甲醇汽油中的甲醇燃料用量，并起到清洁汽车尾气的作用。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种汽油车用甲醇燃料母液添加剂，包括质量比为1：0.002～0.004的基础混合物和催化剂；
所述基础混合物包括以下重量份的原料：甲乙酮10～25份、新戊二醇5～15份、正葵醇25～35份、壬醇10～20份、对溴苯甲醚8～18份、正辛烷5～15份和聚乙二醇醚1～3份；优选地，包括以下重量份数的原料：甲乙酮15～25份、新戊二醇5～10份、正葵醇30～35份、壬醇15～20份、对溴苯甲醚8～18份、正辛烷5～15份和聚乙二醇醚1～3份；进一步优选地，包括以下重量份数的原料：甲乙酮17份、新戊二醇9份、正葵醇32份、壬醇16份、对溴苯甲醚13份、正辛烷11份和聚乙二醇醚2份。
所述催化剂由质量比为1～2：0.5～1：1～2的二氯二茂钛、高氯酸铵和聚醚聚氨酯混合而成。
一种汽油车用甲醇燃料母液添加剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备基础混合物：将对溴苯甲醚加热至45～50℃，进行预热至呈液体状态，得预热的对溴苯甲醚；向反应罐中依次加入甲乙酮、新戊二醇、正葵醇、壬醇、预热的对溴苯甲醚、正辛烷和聚乙二醇醚，混合，初级过滤1～3min后，进行反应搅拌，静置2.5～3.5h后，得基础混合物；
(2)制备催化剂：向高氯酸铵中加入聚醚聚氨酯，搅拌10～15min后，加入二氯二茂钛，搅拌20～25min，得催化剂；
(3)制备母液添加剂：在所述基础混合物中加入所述催化剂，精细过滤，搅拌25～35min，静置24～26h，得母液添加剂。
进一步说明，所述初级过滤为滤膜孔径50～60μm，真空度0.08-0.10MPa。
进一步说明，所述反应搅拌为搅拌速率1600～1800r/min，时间15～18min。
进一步说明，所述精细过滤为逐级过滤；所述逐级过滤为：第一级经改性硅灰石过滤，第二级和第三级均经滤膜过滤。
进一步说明，所述改性硅灰石为将硅灰石粉碎至粒径30～35μm，加入硅烷偶联剂，65～75℃以搅拌速率1200～1400r/min进行搅拌20～25min所得。
进一步说明，所述第二级滤膜孔径33～35μm，所述第三级滤膜孔径28～30μm。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过控制甲醇燃料母液添加剂的基础混合物和催化剂的组分及配比，实现了两者的有效组合，使制备的母液添加剂的纯度高、交联性好和互溶性佳；添加催化剂对基础混合物可起到提质增效的作用，其中，二氯二茂钛具有高效催化的作用，高氯酸铵易燃，具有强氧化性，分解可产生大量的气体，聚醚聚氨酯可进一步增加组分之间的互溶性，同时基础混合物中的对溴苯甲醚为有机合成溶剂，可提高混合物组分的相容性，与聚醚聚氨酯相互协同可进一步组合基础混合物和催化剂的交联度，增强核心母液的稳定性。
采用本发明制备的母液添加剂在制成甲醇燃料中，母液添加剂的用量仅为0.1％；用于甲醇汽油的制备时，可增加甲醇燃料的燃烧速度和反应活性，并增强热力分散作用和张力作用，使甲醇燃料与汽油的替代比提高，并使汽车的性能符合国家标准；本发明制备的甲醇燃料母液添加剂，生产工艺简单、易于操作控制、产品质量稳定，提高生产产量、降低运输成本。
另外，本发明采用改性硅灰石过滤，可吸附基础混合物的杂质，控制成品清洁度，减少发动机缸体磨损；同时硅灰石的针状结晶所产生的类似纤维的增强作用，不仅可提高组分及溶液之间的粘结和交互状态，新的表面活性点还可促进组分的分子间作用力，降低氢活泼性，可进一步降低甲醇氧化链反应，有助于低温燃烧；本发明采用多次过滤，可使组分间充分混合、共同反应、相互协同，发挥甲醇燃料提质增效的作用，增加甲醇汽油的充分燃烧。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
一种汽油车用甲醇燃料母液添加剂，包括质量比为1：0.004的基础混合物和催化剂；
所述基础混合物包括以下重量份的原料：甲乙酮10份、新戊二醇5份、正葵醇25份、壬醇10份、对溴苯甲醚8份、正辛烷5份和聚乙二醇醚1份；
所述催化剂由质量比为1：0.5：1的二氯二茂钛、高氯酸铵和聚醚聚氨酯混合而成。
实施例2
一种汽油车用甲醇燃料母液添加剂，包括质量比为1：0.002的基础混合物和催化剂；
所述基础混合物包括以下重量份的原料：甲乙酮25份、新戊二醇15份、正葵醇35份、壬醇20份、对溴苯甲醚18份、正辛烷15份和聚乙二醇醚3份；
所述催化剂由质量比为2：1：2的二氯二茂钛、高氯酸铵和聚醚聚氨酯混合而成。
实施例3
一种汽油车用甲醇燃料母液添加剂，包括质量比为1：0.003的基础混合物和催化剂；
所述基础混合物包括以下重量份的原料：甲乙酮17份、新戊二醇9份、正葵醇32份、壬醇16份、对溴苯甲醚13份、正辛烷11份和聚乙二醇醚2份；
所述催化剂由质量比为1：1：1的二氯二茂钛、高氯酸铵和聚醚聚氨酯混合而成。
实施例1～3的一种汽油车用甲醇燃料母液添加剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备基础混合物：将对溴苯甲醚加热至45～50℃，进行预热至呈液体状态，得预热的对溴苯甲醚；向反应罐中依次加入甲乙酮、新戊二醇、正葵醇、壬醇、预热的对溴苯甲醚、正辛烷和聚乙二醇醚，混合，采用滤膜孔径60μm，真空度0.08MPa进行初级过滤1min，初级过滤后进行反应搅拌，搅拌速率1600r/min，反应时间15min，反应搅拌后静置2.5h，得基础混合物；
(2)制备催化剂：向高氯酸铵中加入聚醚聚氨酯，搅拌10min后，加入二氯二茂钛，搅拌20min，得催化剂；
(3)制备母液添加剂：在基础混合物中加入催化剂，采用逐级过滤进行精细过滤，第一级经改性硅灰石过滤，第二级经滤膜孔径33μm和第三级经滤膜滤膜孔径28μm进行过滤，过滤后搅拌25min，静置24h，得母液添加剂；其中，所述改性硅灰石为将硅灰石粉碎至粒径30μm，加入硅烷偶联剂，75℃以搅拌速率1300r/min进行搅拌25min所得。
实施例4
根据实施例3的汽油车用甲醇燃料母液添加剂的相同配方，其区别在于：一种汽油车用甲醇燃料母液添加剂的制备方法不同，包括如下步骤：
(1)制备基础混合物：将对溴苯甲醚加热至50℃，进行预热至呈液体状态，得预热的对溴苯甲醚；向反应罐中依次加入甲乙酮、新戊二醇、正葵醇、壬醇、预热的对溴苯甲醚、正辛烷和聚乙二醇醚，混合，采用滤膜孔径55μm，真空度0.10MPa进行初级过滤3min，初级过滤后进行反应搅拌，搅拌速率1700r/min，反应时间17min，反应搅拌后静置3.5h，得基础混合物；
(2)制备催化剂：向高氯酸铵中加入聚醚聚氨酯，搅拌15min后，加入二氯二茂钛，搅拌25min，得催化剂；
(3)制备母液添加剂：在基础混合物中加入催化剂，采用逐级过滤进行精细过滤，第一级经改性硅灰石过滤，第二级经滤膜孔径35μm和第三级经滤膜滤膜孔径30μm进行过滤，过滤后搅拌35min，静置26h，得母液添加剂；其中，所述改性硅灰石为将硅灰石粉碎至粒径35μm，加入硅烷偶联剂，70℃以搅拌速率1300r/min进行搅拌22min所得。
实施例5
根据实施例4的一种汽油车用甲醇燃料母液添加剂的相同配方，其区别在于：制备母液添加剂的方法不同，步骤(3)中，采用硅灰石替代改性硅灰石，即在基础混合物中加入催化剂，采用逐级过滤进行精细过滤，第一级经硅灰石过滤；其余步骤同实施例3。
对比例1
根据实施例4的一种汽油车用甲醇燃料母液添加剂的相同制备方法，其区别在于：基础混合物的原料重量不同，甲乙酮8份、新戊二醇18份、正葵醇40份、壬醇5份、对溴苯甲醚5份、正辛烷20份和聚乙二醇醚4份。
对比例2
根据实施例4的一种汽油车用甲醇燃料母液添加剂的相同制备方法，其区别在于：催化剂的添加量不同，基础混合物和催化剂的质量比为1：0.006，即催化剂添加量为0.6g，催化剂由质量比为3：1：2的二氯二茂钛、高氯酸铵和聚醚聚氨酯混合而成。
对比例3
根据实施例4的一种汽油车用甲醇燃料母液添加剂的相同制备方法，其区别在于：催化剂成分的配比不同，催化剂由质量比为3：2：1的二氯二茂钛、高氯酸铵和聚醚聚氨酯混合而成。
表1 成分表
Figure BDA0003188412980000061
Figure BDA0003188412980000071
一、实验测试1
分别取本发明实施例1～5和对比例1～3制备得到的母液添加剂0.3kg，与300kg甲醇混合得甲醇燃料，以92#汽油与甲醇燃料的体积比为28：25进行混合，制备甲醇汽油，应用于车辆尾气的检测。
(1)测试车辆：丰田陆地巡洋舰霸道，型号VZJ95L-GKPEKV，发动机型号5VZ1564114，排量2.7L，分别采用实施例1～5和对比例1～3母液添加剂制备的甲醇汽油，采用市售的玖龙燚能产品作为对照品。
(2)尾气测试：根据《汽油车污染物排放限值及测量方法(双怠速法及简易工况法)》(GB18285-2018)检测汽车尾气，检测结果如表2：
Figure BDA0003188412980000072
经实验可知，本发明实施例1～5制备的母液添加剂，制成的甲醇汽油，用于汽车行驶时，在低怠速下，CO排放量为0.03～0.35％，HC排放量22～42(×10-6)，在高怠速下，CO排放量为0.05～0.31％，HC排放量26～33(×10-6)，过量空气系数1.03～1.05(λ)，实施例1～4符合国六标准，实施例5符合国五标准。
对比例1和2的发动机排气污染物都较高于国五标准，对比例3的过量空气系数较高一些，市售的玖龙燚能产品则不符合国五的标准，实验表明本发明通过控制母液添加剂的基础混合物和催化剂的组分及配比，使制备得到的母液添加剂具有高浓缩的效果，用于汽油车用的甲醇燃料的生产，可使发动机排气污染物符合国六标准。
二、实验测试2
取本发明实施例4制备得到的母液添加剂0.28kg，与280kg甲醇混合得甲醇燃料，分别以92#汽油与甲醇燃料的体积百分比为50：50、40：60、30：70和20：80相互混合，制得甲醇汽油，应用于车辆测试。
(1)测试车辆：江淮，发动机形式为开环电喷，排量1997ML，油箱容积60L，型号HFC600A3C7F，测试里程20171公里。
(2)计算方法：
车辆均耗油量计算：取每日晨间车辆启动前油表数据计算出每天消耗量后，再按测试日期总和再平均测算驾驶期间的平均耗油量；
燃油费用节省比例计算：按汽油价格6.73元/升，密度0.725g/cm3，甲醇燃料价格为4元/升，密度为0.791g/cm3，按照汽油与甲醇燃料的不同配比，结合平均耗油量，计算出混合燃料费用，再与纯汽油价格比较，计算出燃油费用的节省比例；
与汽油替代比计算：百公里的混合燃烧消耗量与纯汽油消耗量之比；
(3)与同类产品性能比较：测试车辆：上汽通用五菱，车辆型号：LZW6407BF，选用市售产品车小将和绿能1号作为对照品，测试结果分别如表3和表4。
表3
Figure BDA0003188412980000091
由实验可知，甲醇燃料占比从50％逐渐提高到80％，均耗油量逐渐提高，燃油节省比例可达37.11％，80％的甲醇燃料与汽油替代比达1.041：1，表明本发明制备的母液添加剂，可提高甲醇燃料在甲醇汽油中的占比，不仅降低汽油的消耗量，节约费用成本，而且还可提升汽车动力，稳定汽车性能，并无出现腐蚀和积碳现象，可使发动机运转顺畅。
表4
Figure BDA0003188412980000092
Figure BDA0003188412980000101
由上表可知，本发明实施例4用于制备的甲醇汽油与同类产品比较，不仅提高甲醇燃料在甲醇汽油中的占比，且在汽油占比为70％时，与纯汽油耗能比较费用节省比例可达到29％，优于市售产品车小将和绿能1号，表明本发明通过控制一定比例的基础混合物和催化剂，采用特定的组分并结合特定的制备工艺，不仅降低核心母液添加剂用于制备甲醇燃料的占比，还可使甲醇燃料具有高效清洁汽车尾气的作用，且提高甲醇燃料占甲醇汽油的占比，并适用于多种汽油车辆的使用。
综上所述，本发明采用科学配比的基础混合物和催化剂制备汽油车用甲醇燃料母液添加剂，可使制备的母液添加剂具有高效浓缩的效果，不仅降低甲醇燃料中母液添加剂的占比量，还可提高甲醇汽油中的甲醇燃料用量，并起到清洁汽车尾气的作用。本发明制备的甲醇燃料母液添加剂，可直接用于汽油车用，生产工艺简单、易于操作控制、产品质量稳定，可实现生产产量的提高和运输成本的降低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种汽油车用甲醇燃料母液添加剂，其特征在于：包括质量比为1：0.002~0.004的基础混合物和催化剂；
所述基础混合物包括以下重量份的原料：甲乙酮10~25份、新戊二醇5~15份、正葵醇25~35份、壬醇10~20份、对溴苯甲醚8~18份、正辛烷5~15份和聚乙二醇醚1~3份；
所述催化剂是由质量比为1~2：0.5~1：1~2的二氯二茂钛、高氯酸铵和聚醚聚氨酯混合而成；
所述母液添加剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备基础混合物：将对溴苯甲醚加热至45~50℃，进行预热至呈液体状态，得预热的对溴苯甲醚；在甲乙酮中依次加入新戊二醇、正葵醇、壬醇、所述预热的对溴苯甲醚、正辛烷和聚乙二醇醚，混合，初级过滤1~3 min后，进行反应搅拌，静置2.5~3.5 h后，得基础混合物；
（2）制备催化剂：向高氯酸铵中加入聚醚聚氨酯，搅拌10~15 min后，加入二氯二茂钛，搅拌20~25 min，得催化剂；
（3）制备母液添加剂：在所述基础混合物中加入所述催化剂，精细过滤，搅拌25~35min，静置24~26 h，得母液添加剂。
2.根据权利要求1的汽油车用甲醇燃料母液添加剂，其特征在于：所述基础混合物，包括以下重量份数的原料：甲乙酮15~25份、新戊二醇5~10份、正葵醇30~35份、壬醇15~20份、对溴苯甲醚8~18份、正辛烷5~15份和聚乙二醇醚1~3份。
3.根据权利要求1的汽油车用甲醇燃料母液添加剂，其特征在于：所述基础混合物，包括以下重量份数的原料：甲乙酮17份、新戊二醇9份、正葵醇32份、壬醇16份、对溴苯甲醚13份、正辛烷11份和聚乙二醇醚2份。
4.根据权利要求1的汽油车用甲醇燃料母液添加剂，其特征在于：所述初级过滤为滤膜孔径50~60 μm，真空度0.08-0.10MPa。
5.根据权利要求1的汽油车用甲醇燃料母液添加剂，其特征在于：所述反应搅拌为搅拌速率1600~1800r/min，时间15~18 min。
6.根据权利要求1的汽油车用甲醇燃料母液添加剂，其特征在于：所述精细过滤为逐级过滤；所述逐级过滤为：第一级经改性硅灰石过滤，第二级和第三级均经滤膜过滤。
7.根据权利要求6的汽油车用甲醇燃料母液添加剂，其特征在于：所述改性硅灰石为将硅灰石粉碎至粒径30~35μm，加入硅烷偶联剂，65~75℃以搅拌速率1200~1400r/min进行搅拌20~25 min所得。
8.根据权利要求6的汽油车用甲醇燃料母液添加剂，其特征在于：第二级滤膜孔径33~35 μm，第三级滤膜孔径28~30 μm。
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