CN1226396C - 一种醇类清洁燃料 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种醇类清洁燃料，系由甲醇、乙醇汽油组份油、异丙醇、燃烧促进剂、清净分散剂、防腐抑制剂、金属钝化剂、防冰剂、抗氧剂、稳定剂和抗爆剂，通过混合均匀即配制成所需的燃料。本发明的燃料可以单独在车辆中使用，也可以与任何比例的国标无铅汽油混合使用，而且适用于汽油发动机的各种车辆，不需对发动机做任何改动；本发明的燃料有利于保护环境，可以有效降低汽车尾气中的CO、CH和NOx化合物等有害物质的排放：本发明的燃料对铝、铸铁、钢等金属不腐蚀，对塑胶件溶胀现象低于无铅汽油。另外本发明燃料的原料来源广泛，生产方法简单，制造成本低，是一种市场前景广阔的清洁燃料。
Description
技术领域
本发明涉及液体燃料，更具体地说，是一种以甲醇、乙醇和低辛烷值汽油组分为主要原料，再辅以改善使用性能的添加剂调合而成的一种绿色环保型的醇类清洁燃料。
背景技术
近几年来，随着我国国民经济的快速发展，我国成品油的需求日益增加，例如2001年车用汽油的消费量达4000万吨，其中进口汽油达1500万吨，占车用汽油消费总量的37％。随着经济的发展和人民生活水平的提高，社会用车量和民用车量将迅速增长，有专家预测2005年汽油的需求年增长率可达4.4％。汽油消费量将达到4300万吨。从1994年开始。我国成为石油净进口国，据业内人士预测，今年我国将净进口石油突破1亿吨，因此寻找替代燃料已提到重要的日程上来了。我国在“六五”、“七五”期间曾将甲醇汽油及其汽车技术列入国家科技重点攻关项目。经过10年的研究开发，某些技术有所突破，但有些技术难点还待进一步解决，如甲醇汽油热值低；甲醇的含氧量高达50％，空燃比(kg空气/kg燃气)低，普通汽车的发动机难于适应；甲醇燃烧后产生少量甲醛或甲酸，因此具有一定的腐蚀性和溶胀性等(如专利号：01129356.x，一种醇基清洁燃料组合物及其制备方法)。
发明内容
本发明的目的是提供一种热值高、环保性能好的能替代汽油的醇类清洁燃料。
本发明的主要技术方案：以甲醇、乙醇汽油组份油为主要原料，辅以一些燃料添加剂，通过调合得到所需的燃料。
本发明的醇类清洁燃料的组成及其重量百分含量：
甲醇10-30％、乙醇10-30％汽油组份油20-70％、异丙醇或异丁醇5-16％、燃烧促进剂0.5-1％、清净分散剂0.03-0.08％、防腐抑制剂0.05-0.1％、金属钝化剂0.01-0.06％、防冰剂0.1-0.8％、抗氧剂0.3-1.0％、油品稳定剂0.1-0.5％、抗爆剂0.2％-0.5％。
本发明所述的汽油组份油，研究法辛烷值为50-80，馏份范围为35-205℃，包括直馏汽油(也称石脑油)、叠合油在内的汽油组份油，可从油由分离装置或常减压装置、叠合装置、催化裂化装置得到所需的汽油组份油，由大庆精细化工厂提供。
本发明所述的异丙醇或异丁醇为助溶剂。
本发明所述的燃烧促进剂，是由乙醚、丙酮和过氧化氢以体积比1∶1∶1调配而成。
本发明所述的清净分散剂，其牌号为T151，化学名称为单丁二酰亚胺，兰州石化总厂生产。
本发明所述的防腐抑制剂，其牌号为BR-7903，化学名称为脂肪酸酯，由北京石油化工研究所提供。
本发明所述的抗氧剂，其牌号为T501，化学名称为2，6-二叔丁基对甲酚。
本发明所述的金属钝化剂，其牌号为T1201，化学名称为N，N′-二亚水杨-1，2-丙二胺，锦州石油化工公司生产。
本发明所述的防冰剂，其牌号为T1301，化学名称为乙二醇甲醚，抚顺石油化工公司石油二厂生产
本发明所述的油品稳定剂，其商品名称为Hitec4433，美国乙基公司(Ethyl CO.)生产，它是一种多效添加剂(黄文轩等编，《润滑油与燃料添加剂手册》，中国石化出版社，1994，P138)。
本发明所述的防爆剂，其商品名称为Hitec 3000，化学名称为甲基环二烯三羰基锰，是美国Ethyl CO.生产，是一种非铅抗爆剂。
本发明的制备方法：在常温常压下，将C4-C12汽油组份油甲醇、乙醇、燃烧促进剂、清净分散剂、防腐抑制剂、金属钝化剂、防冰剂、抗氧剂、稳定剂、抗爆剂依次加到反应釜中，喷淋循环，搅拌均匀即可。
本发明的优点和效果：
(1)本发明的燃料经发动机台架试验和行车试验结果表明，使用该燃料，发动机不需要改造，动力性能基本不变，尾气排放CO、CH和在NOx化合物平均减少30-35％，油耗在低速运转时与汽油持平，在80公里/小时以上时，优于汽油，可节省燃料15-25％。从机理上分析，甲、乙醇热值低，由于加入了燃烧促进剂，弥补热值低的缺点，增加了动力性，高速行驶时高于汽油，还因乙醇中含氧，使汽油中氧含量增加4％，可将汽油不能完全燃烧的部分充分燃烧，使汽油中有害物质排放降低65％，从而使油耗相应减少。
(2)本发明的燃料适用于使用发动机的各种车辆，包括电喷式、化油器，不需要改造发动机，而且还可以以任何比例加入到车用无铅汽油中使用。
(3)本发明的燃料中的乙醇既是一种能源，又是一种良好的汽油品质改良剂，它能提高汽油辛烷值，清洁引擎，有效降低汽车尾气中的CO、CH化合物等有害物质的排放；它还是增氧剂，可替代高辛烷值添加剂甲基叔丁基醚(MTBE)，避免MTBE对地下水的污染，因此本发明的燃料是一种清洁型环保燃料。
(4)本发明的燃料加有防腐抑制剂，对铝、铸铁、钢、铜金属无腐蚀，对橡胶材料，绝大多数不易发生溶胀反应。
(5)本发明的燃料不会因天气原料吸入湿气。试验表明：在密封条件下保存，即便是在-45℃低温下，一年内也不会出现分层现象。
(6)本发明的原料来源广泛，如乙醇、可由玉米、小麦、薯类等原料经发酵、蒸馏制得，特别是我国玉米库存多，大部分为陈化粮，这样还可解决农作物转化问题；甲醇主要由天然气、重油、石脑油、液化石油气和煤炭生产。
(7)本发明的燃料可用常压容器混配，制造成本低，生产、储运十分方便，而且抗爆性强，比汽油更加安全可靠。
综上所述，本发明的燃料原材料丰富，工艺简单，生产成本低，更重要的是本发明的燃料可降低汽车尾气有害物质的排放，保护了环境，因此不仅具有广阔的市场前景，而且具有重要的社会意义。
具体实施方式
下面通过具体的实例进一步说明本发明的特点。
实例1
本实例是制备本发明的燃料。
在常温常压的反应釜内先打入汽油组份油(40-175℃石脑油，辛烷值51)600kg，混匀后再依次加入150kg乙醇、150kg甲醇、79.2kg异丙醇或异丁醇、5kg燃烧促进剂(乙醇、丙酮和过氧化氢以体积比1∶1∶1混合而成)、0.6kg单丁二酰亚胺、0.8kg脂肪酸酯、0.4kgN，N’-二亚水杨叉-1，2-丙二胺、5kg乙二醇甲醚、3kg2，6-二叔丁基对甲酚、2kg稳定剂Hitec4433、4kg甲基环二烯三羰基锰，混匀即得所需的燃料。经黑龙江省产品质量监督检验站的测试结果列于表1(执行标准：GB17930-1999)和表2(执行标准：GB/T261，GB/T5096)。
表1
| 分析项目 | 质量指标 | 分析结果 |
| 抗爆性：研究法辛烷值(RON) 不小于抗爆指数(RON+MON) 不小于 | 9085 | 90.785 |
| 铅含量，g/L 不大于 | 0.005 | 未检出 |
| 馏程：10％蒸发温度， 不高于 | 70 | 63 |
| 50％蒸发温度， 不高于 | 120 | 90 |
| 90％蒸发温度， 不高于 | 190 | 170 |
| 终馏点， 不高于 | 205 | 201 |
| 残留量，％(V/V) 不大于 | 2 | 0.7 |
| 蒸气压，Kpa 不大于 | 74 | 50 |
| 实际胶质，mg/100mL 不大于 | 5 | 4 |
| 诱导期，min 不小于 | 480 | 496 |
| 硫含量，％(m/m) 不大于 | 0.10 | 0.032 |
| 铜片腐蚀(50，3h，)级 不大于 | 1 | 1 |
| 水溶性酸或碱 | 无 | 无 |
| 博士试验 | 通过 | 通过 |
| 机械杂质及水分 | 无 | 无 |
| 苯含量，％(V/V) 不大于 | 2.5 | 1.42 |
| 芳烃含量，％(V/V) 不大于 | 40 | 15.7 |
| 烯烃含量，％(V/V) 不大于 | 35 | 11.4 |
| 氧含量，％(m/m) 不大于 | 2.7 | 0.29 |
| 铁含量，g/L 不大于 | 0.01 | 小于0.0005 |
| 锰含量，g/L 不大于 | 0.018 | 小于0.0005 |
表2：
| 分析项目 | 质量指标 | 分析结果 |
| 相对密度(水＝1) | 实测 | 0.6899 |
| 相对密度(空气＝1) | 实测 | 3.12 |
| 闪点(闭口)， | 实测 | -43 |
| 自燃点，℃ | 实测 | 415 |
| 铜片腐蚀(50，3h)，级 | 实测 | 1 |
| 爆炸上限，％(V/V) | 实测 | 7.6 |
| 爆炸下限，％(V/V) | 实测 | 1.5 |
| 热值，MJ/kg | 实测 | 37.8 |
| 蒸气压，kpa | 实测 | 38 |
实例2-3
实例2-3是制备本发明的燃料。
所述的原料用量见表3，其中汽油组份油为40-170℃石脑油，辛烷值51。制备过程同实例1。
表3：
| 原料 | 实例2 | 实例3 |
| 甲醇 | 100 | 300 |
| 乙醇 | 100 | 300 |
| 汽油组份油 | 700 | 206 |
| 异丙醇或异丁醇 | 79.2(异内醇) | 160(异丁醇) |
| 乙醇∶丙酮∶过氧化氢为1∶1∶1(体)混合物 | 5 | 10 |
| 单丁二酰亚胺 | 0.6 | 0.6 |
| 脂肪酸酯 | 0.8 | 0.8 |
| N，N’-二亚水杨叉-1，2-丙二胺 | 0.4 | 0.4 |
| 乙二醇甲醚 | 5 | 5.5 |
| 2，6-二叔丁基对甲酚 | 3 | 7.2 |
| 稳定剂(Hitec4433) | 2 | 4.5 |
| 甲基环二烯三羰基锰 | 4 | 5 |
实例4
本实例为实例1的台架试验，试验是由国家轿车质量监督检验中心检测。
检验依据：
GB/T18297-2001《汽车发动机性能试验方法》
QC/T525-1999《汽车发动机可靠性试验方法》
GB14761.4-1993《汽车曲轴箱污染物排放标准》
GB/T3845-1993《汽油车排放污染物测量 怠速法》
试验结果：
试验用的发动机主要参数以及试验结果见表4-7。
表4：试验用发动机主要参数
| 型号 | ATK | 生产厂 | 一汽大众汽车有限公司 |
| 排量(L) | 1.6 | 排列方式 | 直列 |
| 进气方式 | 自然吸气 | 冷却方式 | 水冷 |
| 缸数-缸径×冲程(mm) | 4-81×77 | 压缩比 | 9.3 |
| 怠速转速(r/min) | 850±50 | 燃烧室型式 | 浴盆型 |
| 最大扭矩(N.m)/转速(r/min) | 135/2800 | 电喷系统号 | SIMOS3PM |
| 额定功率(KW)/额定转速(r/min) | 64/5800 | 电喷系统生产厂 | 西门子公司 |
| 催化转化器型号 | 1CD2532093 | 催化转化器生产厂 | 大连华克 |
表5：环保项目检验结果
| 检验项目 | 标准要求 | 检验结果 | |
| 怠速 | CO(％) | ≤3.0 | 0.01 |
| HC(ppm) | ≤600 | 13 | |
| 曲轴箱污染物(kpa) | ≤0 | ≤-0.16 | |
| 备注 | 1)怠速污染物检验依据GB/T3845-1993《汽油车排放污染物测量怠速法》2)曲轴箱污染物检验是在发动机相当于直接档车速502km/h、进气管真空度54.9、34.9、10.0kpa三种工况及怠速工况下，进行曲轴箱压力测量。检验结果取四种工况最大值。 | ||
表6：性能初试、复试结果
| 序号 | 检验项目 | 检验结果 | 劣化率 | ||
| 初试 | 复试 | ||||
| 1 | 额定功率/额定转速(KW/r/min) | 55.7/5800 | 55.6/5800 | 3.64％ | |
| 2 | 最大扭矩/转速(N.m/r/min) | 137.0/3000 | 132.5/3000 | 3.28％ | |
| 3 | 全负荷最低燃油消耗率(g/kw.h) | 283.8 | 290.1 | 2.22％ | |
| 4 | 机油燃油消耗百分比(％) | 0.07 | 0.11 | ||
| 5 | 最大活塞漏气量(L/min) | 32.0 | 33.5 | ||
| 6 | 怠速 | 转速(r/min) | 875 | ||
| 7 | 波动率(％) | 1.34 | |||
| 备注 | 表中第1、2项劣化率公式为：劣化率＝(初试数值-复试数值)/初试数值×100％表中第3项劣化度公式为：劣化率＝(复试数值-初试数值)/初试数值×100％ | ||||
表7：可靠性故障分类统计
| 故障出现时间(h) | 零部件名称 | 故障模式 | 情况说明及处理措施 | 故障类别及编码 |
| 300(拆检) | 第二主轴承下瓦 | 拉伤 | 有轻微拉伤痕迹，尚可使用 | 轻微 |
试验结论：由表5-7看出，本发明的燃料用于VW牌ATK型发动机上，其环保项目检验结果符合国家标准要求；可靠性试验过程中无致命、严重和一般故障；解体检验除第二主轴下瓦有轻微拉伤痕迹外，其余各磨擦副磨损正常。
实例5
本实例是检测本发明燃料尾气中甲醛含量。
测试单位：黑龙江省产品质量监督检验站。
测试用车：黑AB9066捷达车
分析方法：分光光度比色法
测定结果：本发明燃料甲醛含量为0.37μg/L，而使用汽油的汽车尾
气的甲醛含量为70μg/L。
Claims (1)
1、一种醇类清洁燃料，其特征在于组成及其重量百分含量：
甲醇10-30％、乙醇10-30％、C4-C12汽油组份油20-70％、异丙醇或异丁醇5-16％、燃烧促进剂0.5-1％、单丁二酰亚胺0.03-0.08％、脂肪酸酯0.05-0.1％、N，N’-二亚水杨叉-1，2-丙二胺0.01-0.06％、乙二醇甲醚0.1-0.8％、2，6-二叔丁基对甲酚0.3-1.0％、油品稳定剂0.1-0.5％、甲基环二烯三羰基锰0.2-0.5％，通过以下方法配制：在常温常压下，将汽油组份油、甲醇、乙醇、燃烧促进剂、单丁二酰亚胺、脂肪酸酯、N、N’-二亚水杨叉-1、2-丙二胺、乙二醇甲醚、2，6-二叔丁基结甲酚、稳定剂和甲基环二烯三羰基锰，依次加到反应釜中，喷淋循环搅拌均匀即得所需产品，所述的燃烧促进剂是由乙醇、丙酮和过氧化氢以体积比为1∶1∶1混合配制而成，所述的油品稳定剂为Hitec 4433。
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