CN1247750C - 乙醇柴油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用燃料乙醇、基础柴油、助溶剂为原料的柴油发动机的一种清洁燃料乙醇柴油及其制备方法，其特征是(按份)燃料乙醇为2～20、基础柴油为75～98、助溶剂为0.1～10在常温常压下混配、调和成产品，助溶剂为含三个碳至二十个碳的一元脂肪醇，包括其各种异构体、壬基酚聚氧乙烯醚，其分子式为C₆H₁₉C₆H₄O(CH₂CH₂O)_nH，这里n＝1～50、各种石油磺酸酯类，分别由脂肪醇-壬基酚聚氧乙烯醚，按体积百分比70～99%、1～30%，由脂肪醇-石油磺酸酯，按体积百分比80～99%、1～20%构成，本产品在柴油发动机不做任何改动的情况下，动力性能基本不变，同时还可大大降低尾气中一氧化碳、碳氢化合物及烟尘的排放。

Description

乙醇柴油及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种利用燃料乙醇、基础柴油、助溶剂为原料的柴油发动机的清洁燃料乙醇柴油及其制备方法。

背景技术

随着我国国民经济的发展，石油短缺问题日益突出，同时由于石化燃料的大量使用，大气环境污染问题日趋严重。我国目前已是石油的净进口国，原油进口量每年以1000万吨的幅度增长。原油短缺的问题已成为制约我国经济发展的因素之一，为此我国政府在《国民经济与社会发展第十个五年计划纲要》中提出了开发燃料乙醇等石油代用品，以节约石油资源的方案。燃料乙醇主要原料是粮食，也就是说它是一种可再生的能源，同时燃料乙醇又是一种清洁燃料，汽油、柴油发动机在掺烧含燃料乙醇的燃料后可以大大降低所排放尾气中的一氧化碳、碳氢化合物及烟尘微粒的浓度，减少对大气的污染。

在我国柴油需求量远远大于汽油，虽然我国的炼油行业在尽最大努力生产柴油，但由于我国石油属重质油，加之工艺技术的限制使得柴油仍不能满足市场的需求，每年仍要大量进口。乙醇柴油的开发及应用不仅符合国家发展可再生能源的战略，还可以缓解我国柴油相对短缺的局面。众所周知柴油发动机的大气污染比汽油发动机要严重得多，乙醇柴油的推广及应用可以更大程度地改善环境状况，因此开发乙醇柴油产品更具有深远意义。但乙醇与柴油混配的难度大，需要添加一定数量的助溶剂才能使乙醇与柴油互溶，形成稳定的不分相的乙醇柴油产品。经过实验，乙醇柴油在柴油发动机不做改动的情况下，发动机的动力性能基本不变，同时还大大降低了尾气中所排放的一氧化碳、碳氢化合物及烟尘的浓度，对净化环境也有很好的作用。

发明内容

本发明的目的是在基础柴油中掺入一种可再生的、在柴油发动机不做改动的情况下，发动机的动力性能基本不变，同时还大大降低了尾气中所排放的一氧化碳、碳氢化合物及烟尘的浓度，对净化环境有很好的作用的燃料乙醇、并配以助溶剂的乙醇柴油及其制备方法，提供一种柴油发动机的清洁燃料，不仅符合国家发展可再生能源的战略，还可以缓解我国柴油相对短缺的局面。

本发明乙醇柴油是由以下组分制成的，用量为体积份。

    燃料乙醇                 2～20

    助溶剂                   0.1～10

    基础柴油                 75～98

制备本发明乙醇柴油的配方优选体积配比范围是：

    燃料乙醇                 6～15

    助溶剂                   1～5

    基础柴油                 80～93

本发明乙醇柴油的最佳体积配比是：

    燃料乙醇                 8～10

    助溶剂                   1.3～3.8

    基础柴油                 87.5～90.7

按上述各组分配制成本发明的乙醇柴油的方法是：

将燃料乙醇、助溶剂及基础柴油在常温常压下按所给定的比例进行调和，调和方式一般采用罐调和或管道调和。调和完成后即成产品。

组分中的助溶剂为两种化合物复合配制的，所使用的化合物主要分为三类，它们是：含三个碳至二十个碳的一元脂肪醇，包括其各种异构体；壬基酚聚氧乙烯醚，其分子式为C₆H₁₉C₆H₄O(CH₂CH₂O)_nH，这里n＝1～50；各种石油磺酸酯类。本发明的助溶剂分别由脂肪醇-壬基酚聚氧乙烯醚，两种化合物体积百分比分别为70～99％、1～30％；脂肪醇-石油磺酸酯的复合物，复合物中两种化合物的体积百分比分别为80～99％、1～20％。本发明所述的基础柴油是炼油厂生产的符合国家标准的柴油产品，燃料乙醇为粮食发酵工艺制得的产品。本发明所有的原材料已有成熟的技术，在市场上均能买到。

本发明的助溶剂是一种以低浓度存在于一个体系中，能够吸附在界面上，并显著降低其界面自由能，最终使体系形成均相的物质。由于化学组成上存在的较大差异，基础柴油与燃料乙醇间的相溶性不是很好，就需要添加助溶剂来改善它们间的相溶性。所添加的助溶剂包含有亲水基和亲油基(憎水基)的两亲分子，可在基础柴油和燃料乙醇间起到一种纽带作用，使得在产品中既可以形成基础柴油包燃料乙醇的乳化液，也可以形成燃料乙醇包基础柴油的乳化液，使产品具有良好的相溶性，而且可以长时期不分层。

本发明的乙醇柴油其基本性能与市场销售的基础柴油相当，大多数性能参数变化不大，它能够降低基础柴油的浊点，共混物的凝固点也有不同程度的降低。由于乙醇的十六烷值较低，使得乙醇柴油的十六烷值与基础柴油相比有所降低。乙醇柴油属于一种特殊的混合物，其十六烷值理论上可以通过传统的公式计算得到，但乙醇柴油的计算值与实测值有较大偏差，需要重新进行修正。十六烷值只是衡量油品点燃性能的指标，虽然乙醇柴油的十六烷值要低于基础柴油，但经过柴油发动机的台架实验表明，乙醇柴油能够满足同等牌号的基础柴油着火性能的要求，这说明乙醇助溶剂的加入对柴油的着火性能没有任何影响。因为它是先将柴油压燃，再引燃乙醇。

本发明乙醇柴油的动力性能也与市场销售的基础柴油相当，经过柴油发动机的台架实验已得到证实，同时还可降低排放物中一氧化碳、碳氢化合物及烟尘的排放。

附图说明

图1助溶剂添加量与相分离温度的曲线图

图2柴油不同掺烧比负荷特性比较图

图3柴油不同掺烧比外特性动力性比较图

图4柴油不同掺烧比负荷特性一氧化碳排放比较图

图5柴油不同掺烧比负荷特性氢化合物排放比较图

图6柴油不同掺烧比外特性烟度排放比较图

具体实施方式

实施例1

取

-20号基础柴油(市场购买的)             43077升

燃料乙醇                              4990升

助溶剂                                1933升

该种助溶剂为十一碳脂肪醇-壬基酚聚氧乙烯醚按一定比例的复合物，十一碳脂肪醇的体积比率为75％；壬基酚聚氧乙烯醚为25％。壬基酚聚氧乙烯醚的分子式为C₆H₁₉C₆H₄O(CH₂CH₂O)_nH，这里n＝8～10。

生产方法如下：

分别取上述三种原料，首先向基础柴油中添加助溶剂，然后再加入燃料乙醇，加料完成后在常温常压下进行机械搅拌或采用管道循环的方式进行搅拌，数分钟后即得产品。

本发明的乙醇柴油与市场购得的-20号基础柴油的基本性能比较如下：

	十六烷值	闪点℃	冷滤点℃	凝点℃
					-20号基础柴油的标准值	≥45	≥55	≤-14	≤-20
-20号基础柴油的实测值	48.0	63	-24	-17
					乙醇柴油	45.1	16	-25	-18

经使用-20号基础柴油与按上述比例配制的乙醇柴油所进行的台架实验表明，使用乙醇柴油时，在发动机高速运转时，功率和扭矩没有降低，在低速运转时，功率下降也小于1％，最大扭矩下降0.4％，这主要是因为乙醇柴油的热值为原基础柴油的96.4％，在没有提高循环供油量的情况下，发动机的功率下降值却小于混合燃料的热值下降量，这是由于发动机燃用混合燃料后，乙醇是含氧燃料，且燃烧速度较快，以及乳化燃料的微爆效应的综合作用，使发动机有效燃烧热效率有所提高，从而补偿了一部分发动机的功率损失。

发动机台架实验还表明，乙醇柴油中随着乙醇比例的增加，发动机的尾气中一氧化碳和碳氢化合物的排放明显改善，使用按上述比例配制的乙醇柴油比原基础柴油的一氧化碳排放下降了35％、碳氢化合物排放下降了10％，烟尘排放下降了14％。

实施例2

取

-35号基础柴油(市场购买的)              43792升

燃料乙醇                               5000升

助溶剂                                 1208升

该种助溶剂为八碳脂肪醇-石油磺酸酯按一定比例的复合物，它们的体积比率为八碳醇占80％，石油磺酸酯占20％。八碳醇为正辛醇，石油磺酸酯为辛基酚聚氧乙烯醚(10)磺酸酯，分子式是C₈H₁₇C₆H₆O(CH₂CH₂O)_nCOOSO₃，这里n＝10。具体生产方法同实施例1。

本发明的乙醇柴油与市场购得的-35号基础柴油的基本性能比较如下：

	十六烷值	闪点℃	冷滤点℃	凝点℃
					-35号基础柴油的标准值	≥45	≥45	≤-29	≤-35
-35号基础柴油的实测值	46.0	58	-30	-36
					乙醇柴油	41.3	15	-30	-35

经使用-35号基础柴油与本实施例配制的乙醇柴油所进行的台架实验表明，功率和扭矩均没有降低，同时一氧化碳排放下降了36％、碳氢化合物排放下降了9.7％，烟尘排放下降了14.1％。

实施例3

取

0号基础柴油(市场购买的)                44826升

燃料乙醇                               4450升

助溶剂                                 724升

该种助溶剂为十碳脂肪醇-壬基酚聚氧乙烯醚按一定比例的复合物，十碳脂肪醇的体积比率为80％；壬基酚聚氧乙烯醚为20％。壬基酚聚氧乙烯醚的分子式为C₆H₁₉C₆H₄O(CH₂CH₂O)_nH，这里n＝12。具体生产方法同实施例1。

本发明的乙醇柴油与市场购得的0号基础柴油的基本性能比较如下：

	十六烷值	闪点℃	冷滤点℃	凝点℃
					-0号基础柴油的标准值	≥45	≥55	≤4	≤0
-0号基础柴油的实测值	51.5	80	-3	-6
					乙醇柴油	46.8	15	-3	-7

经使用0号基础柴油与本实施例配制的乙醇柴油所进行的台架实验表明，功率和扭矩均没有降低，同时一氧化碳排放下降了30％、碳氢化合物排放下降了8.2％，烟尘排放下降了13.8％。

实施例4

取

-35号基础柴油(市场购买的)             40038升

燃料乙醇                              9000升

助溶剂                                962升

该种助溶剂为十一碳脂肪醇-壬基酚聚氧乙烯醚按一定比例的复合物，十一碳脂肪醇的体积比率为75％；壬基酚聚氧乙烯醚为25％。壬基酚聚氧乙烯醚的分子式为C₆H₁₉C₆H₄O(CH₂CH₂O)_nH，这里n＝12～14。具体生产方法同实施例1。

经使用-35号基础柴油与本实施例配制的乙醇柴油所进行的台架实验表明，功率在发动机低速运转时没有降低，高速时有所下降但不明显。一氧化碳排放下降了50％、碳氢化合物排放略有增加，烟尘的排放下降了40％。

实施例5

取

-20号基础柴油(市场购买的)            38366升

燃料乙醇                             9950升

助溶剂                               1684升

该种助溶剂为十碳脂肪醇-石油磺酸酯按一定比例的复合物，它们的体积比率为十碳醇占83％，石油磺酸酯占17％。石油磺酸酯为辛基酚聚氧乙烯醚(14)磺酸酯，分子式是C₈H₁₇C₆H₆O(CH₂CH₂O)_nCOOSO₃，这里n＝14。具体生产方法同实施例1。

经使用-20号基础柴油与本实施例配制的乙醇柴油所进行的台架实验表明，功率和扭矩均没有降低，同时一氧化碳排放下降了51％、碳氢化合物排放增加了5％，烟尘的排放下降了42.1％。

实施例6

根据浊点测定的方法对实施例1的乙醇柴油进行了测定，以确定相分离温度。与实施例唯一不同的是本实施例中的乙醇柴油含水量是不同，分别为0.0～0.5％，所得的结果如图1。

实施例7

采用电涡流测功机，对实施例1、实施例4中的乙醇柴油及-20号基础柴油进行了在发动机的一定转速下，扭矩与燃油消耗的对比实验测定，测得的结果列于图2。进行了发动机转速与功率的外特性动力性的对比实验测定，测得的结果列于图3。

采用排放分析仪，对实施例1、实施例4中的乙醇柴油及-20号基础柴油还分别进行了发动机负荷特性的一氧化碳排放和碳氢化合物排放的对比实验测定，测得的结果分别列于图4、图5。进行了发动机外特性烟度排放的对比实验测定，测得的结果列于图6。

Claims (2)

1、一种乙醇柴油，其特征在于：其中各原料的体积配比是：

燃料乙醇        8-10

助溶剂          1.3-3.8

基础柴油        87.5-90.7

助溶剂为两种化合物复合配制的，它们是由脂肪醇-壬基酚聚氧乙烯醚复合配制的，两种化合物体积百分比分别为70-99％、1-30％或脂肪醇-辛基酚聚氧乙烯醚磺酸酯的复合物，复合物中两种化合物的体积百分比分别为80-99％、1-20％。

2、一种乙醇柴油的制备方法，其特征在于：它是根据权利要求1所述的物质和配方比在常温常压下调和而成。

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