CN1267237A - 用于液体烃类燃料的催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备用于液体烃类燃料的催化剂的方法,该催化剂能够增强内燃机中燃料的燃烧效率,降低尾气中不完全燃烧物质的量,并改善内燃机的工作性能。该方法包括步骤(a)制备一种树脂或橡胶组合物,该组合物含有:(i)100份重量的树脂或橡胶组分,(ii)15—60份重量的具有不大于0.5毫米的颗粒大小并且含有不低于62.5%的无烟煤的一种碳源,(iii)35—85份重量的具有不大于0.5毫米的颗粒大小并且含有不低于80%的石英砂的一种二氧化硅源,和(iv)5—15份重量的具有6—12微米平均纤维长度的玻璃纤维;步骤(b)在加热下将该组合物压模;以及步骤(c)将该模制制品老化。
Description
技术领域:
本发明涉及制备用于液体烃类燃料的催化剂的方法。更具体地说是涉及制备用于液体烃类燃料的催化剂的方法,该催化剂能够增强内燃机中燃料的燃烧效率,降低尾气中不完全燃烧物质的量,并改善内燃机的工作性能。
背景技术
迄今为止,内燃机例如汽车的废气对地球环境的空气污染和有害影响存在严重问题。为了减轻该问题,已提出了许多方法,例如对内燃机的结构和燃烧方式进行改进,使用过滤器,除去燃料中的杂质等。但是,其中的一些方法会造成内燃机性能的损失。因此,作为清洁废气同时保持内燃机的工作性能的方法,提出了通过改善燃料的燃烧效率来降低废气中不完全燃烧物质浓度的方法。该方法包括提高燃料的燃烧温度,在燃料的纯化步骤中除去杂质,通过加入添加剂或化学反应提高燃料的辛烷值,等等。但是上述方法需要复杂的生产设备和制造工艺,不能简易并低成本地进行。
发明的公开
(本发明所要解决的问题)
本发明的主要目的是提供一种制备用于液体烃类燃料的催化剂的方法。该催化剂能够简易并低成本地改善内燃机中燃料的燃烧效率。
(解决该问题的手段)
本发明人为达到上述目的进行了广泛的研究,并发现将含有特定量含碳粉末和含二氧化硅粉末的树脂或橡胶组合物压模以形成一种催化剂,该催化剂能够简易地低成本地制备并出人意料地提高内燃机中燃料的燃烧效率。据此完成了本发明。
本发明涉及制备用于液体烃类燃料的催化剂的方法,该方法包括下列步骤:
(a)制备一种树脂或橡胶组合物,该组合物含有:
(i)100份重量的树脂或橡胶组分;
(ii)15-60份重量的具有不大于0.5毫米的颗粒大小并且含有不低于62.5%的无烟煤的一种碳源;
(iii)35-85份重量的具有不大于0.5毫米的颗粒大小并且含有不低于80%的石英砂的一种二氧化硅源;和
(iv)5-15份重量的具有6-12微米平均纤维长度的玻璃纤维;
(b)将该组合物压模以得到一种模制制品,以及
(c)将该模制制品老化。
本发明也涉及制备用于液体烃类燃料的催化剂的方法,该方法包括下列步骤:
(a)制备一种树脂或橡胶组合物,该组合物含有:
(i)100份重量的树脂或橡胶组分;
(ii)15-60份重量的具有不大于0.5毫米的颗粒大小并且含有不低于62.5%的无烟煤的一种碳源;
(iii)35-85份重量的具有不大于0.5毫米的颗粒大小并且含有不低于80%的石英砂的一种二氧化硅源;
(iv)5-15份重量的具有6-12微米平均纤维长度的玻璃纤维;和
(v)5-15份重量的具有不大于0.2毫米的颗粒大小的钨粉;
(b)将该组合物压模以得到一种模制制品,以及
(c)将该模制制品老化。
附图的简要说明
图1为描述含有本发明的用于液体烃类燃料的催化剂的装置的一种具体实施方式的截面简图。
图2为描述在本发明的用于液体烃类燃料的催化剂的制备方法中所使用的模具的一种具体实施方式的截面简图。
图3为描述在本发明的实施例的燃烧试验中所使用的一种装置的简图。
用于本发明的树脂或橡胶组合物含有一种树脂或橡胶组分,一种碳源,一种二氧化硅源和玻璃纤维等。用于本发明的树脂或橡胶组分没有限制,只要其在本发明的用于液体烃类燃料催化剂的工作温度(40-100℃)下使用时具有足够的热阻,并且在所用的液体烃类燃料中不溶就可以。该树脂或橡胶组分的例子包括热固性树脂如酚树脂,环氧树脂,蜜胺树脂等;热塑性树脂如聚乙烯,聚丙烯,聚氯乙烯,聚苯乙烯等;天然橡胶;合成橡胶如丁二烯橡胶,异戊二烯橡胶,丙烯酸酯橡胶,聚氨酯橡胶,硅橡胶,氟橡胶等。树脂组分的典型例子包括可从食品工业株式会社商购的酚树脂“F-2410”(商标名);可从Mitsui Toatsu化学工业株式会社商购的“Estar H8100”,“Estar H6650PC”,“Estar R3115B”(商标名)等。橡胶组分的典型例子包括可从日本Zeon株式会社商购的商标名为“Epichlorohydrin CHR”的腈橡胶等。
用于本发明的碳源没有限制,但包括碳的简单物质如金刚石,石墨等;煤如无烟煤,烟煤等;金属碳酸盐如石灰石,白云石等;以及它们的混合物。要求用于本发明的碳源以该碳源的总重量为基准含有不低于62.5重量%,优选75-80重量%的,具有不低于90%的碳含量的无烟煤。当无烟煤的含量低于62.5重量%时,杂质的浓度太高并且当与烃类燃料接触时该杂质被氧化而膨胀或被侵蚀。该碳源具有不大于0.5毫米,优选不大于0.2毫米的颗粒大小。当颗粒大小大于0.5毫米时,碳源的表面积太小,不能有效地获得由于碳源的存在而取得的技术效果。以100份重量的树脂或橡胶组分为基准的碳源的量为15-60份重量,优选30-41份重量。当碳源的量小于15份重量时,不能有效地获得由于碳源的存在而取得的技术效果。而另一方面,当碳源的量大于60份重量时,压模时树脂或橡胶组合物的熔融粘度变高,可模制性降低。因此不能进一步获得由于碳源的存在而取得的技术效果。
用于本发明的二氧化硅源包括石英,鳞石英,方石英,coesite,stishovite,无定形二氧化硅,石英砂等,以及它们的混合物。要求用于本发明的二氧化硅源以该二氧化硅源的总重量为基准含有不低于80重量%,优选90-95重量%的石英砂。当石英砂的含量小于80重量%时,杂质如泥土、氧化铁等的量较高。该二氧化硅源具有不大于0.5毫米,优选0.3-0.1毫米的颗粒大小。当二氧化硅源的颗粒大小大于0.5毫米时二氧化硅源的表面积太小,不能有效地获得由于二氧化硅源的存在而取得的技术效果。
以100份重量的树脂或橡胶组分为基准的二氧化硅源的量为35-85份重量,优选60-81份重量。当二氧化硅源的量小于35份重量时,不能有效地获得由于二氧化硅源的存在而取得的技术效果。而另一方面,当二氧化硅源的量大于85份重量时,压模时树脂或橡胶组合物的熔融粘度变高,可模制性降低。因此不能进一步获得由于二氧化硅源的存在而取得的技术效果。
用于本发明的玻璃纤维可以是一种已典型地用于玻璃纤维增强的塑料等中的玻璃纤维。该玻璃纤维具有1-1.5微米,优选1-1.2微米的纤维直径和6-12微米,优选6-8微米的纤维长度。以100份重量的树脂或橡胶组分为基准的玻璃纤维的量为5-15份重量,优选10-12份重量。当玻璃纤维的量小于5份重量时,所得模制制品没有足够的强度,并且在生产和使用它时具有碎片或裂缝。而另一方面,当玻璃纤维的量大于15份重量时,树脂或橡胶组分在模制制品中的重量比例太低,可模制性降低。
在本发明的另外一种具体实施方式中,树脂或橡胶组合物除了上述组分以外还进一步含有钨粉。用于本发明的钨粉可以是已在商业上采用的用于工业上的具有不低于80%的纯度的钨粉。该钨粉具有不大于0.2毫米,优选不大于0.1毫米的颗粒大小。当钨粉的颗粒大小大于0.2毫米时,钨粉的表面积太小,不能有效地获得由于钨粉的存在而取得的技术效果。以100份重量的树脂或橡胶组分为基准的钨粉的量为5-15份重量,优选7-12份重量。当钨粉的量小于5份重量时,不能有效地获得由于钨粉的存在而取得的技术效果。而另一方面,当钨粉的量大于15份重量时,不能进一步获得由于钨粉的存在而取得的技术效果。在使用具有不低于0.8的比重的用于内燃机的烃类燃料的情况下,由于烃类燃料的温度和消耗量随着引擎速度的增加而增加,仅通过使用碳源和二氧化硅源作为催化剂不能有效地获得催化效果。在树脂或橡胶组合物中使用钨粉补偿了催化效应的不足。
本发明的组合物可以通过使用已典型用于混合树脂组合物等的混合器将各配方组分混合而制备。为了获得均匀的混合效果,树脂或橡胶组分以外的配方组分可以预先混合,然后将树脂或橡胶组分加入其中将它们混合在一起。为了改善粉末和玻璃纤维在树脂或橡胶组分中的可分散性,可以将配方组分通过已典型地用于考虑不同比重的目的的混合器如混合轧辊进行进一步混合。
然后将组合物在图2所述模具中通过在130-250℃的温度和70-200公斤力/平方厘米的压力下压模20-40分钟而模制成球形,然后将该模制制品取出放置直至冷却至室温。当使用树脂组分时,压模是在200-250℃的温度和70-90公斤力/平方厘米的压力下压模30-40分钟的条件下进行;当使用橡胶组分时,压模是在130-150℃的温度和已典型地用于模制橡胶的压力下压模20-30分钟的条件下进行。图2为描述在本发明的用于液体烃类燃料的催化剂的制备方法中所使用的模具的一种具体实施方式的截面简图。该模具由上模具4和下模具5组成。可以将大约6000粒模制制品3放入一个30升的球磨机中并在8-10转/分的转数下不使用研磨介质修边研磨1-1.5小时,得到具有8.9-9毫米直径的球形模制制品。通过取出该模制制品在暗处的自然气流中室温下放置3-4星期,然后用水洗涤,接着在太阳光下干燥2-3天,制得用于液体烃类燃料的催化剂。例如,当用于具有2000-2500毫升排气量的内燃机时,将30-60粒所得的液体烃类燃料催化剂1放在一个图1所示的容器2中,得到含有本发明的用于液体烃类燃料的催化剂的装置。图1为描述含有本发明的用于液体烃类燃料的催化剂的装置的一种具体实施方式的截面简图。通过将液体烃类燃料通过含有由本发明方法获得的催化剂的容器,可以简易并低成本地获得具有良好燃烧效率的液体烃类燃料。从表面积考虑,本发明的催化剂的形状优选的是球形,但也可以是片形或不规则形状。
本发明提供一种用于液体烃类燃料的催化剂的制备方法,该催化剂可以简易并低成本地改善内燃机中燃料的燃烧效率。
实施例
下面的实施例和对比例将对本发明进行更具体的描述,但它们并不是对本发明保护范围的限制。
树脂组合物的制备
将下列组分混合得到一种树脂组合物:
(i)100份重量的酚树脂(从食品工业株式会社商购的酚树脂“F-2410”)
(ii)60份重量的碳源(无烟煤含量为70%,颗粒大小为不大于0.3毫米);
(iii)75份重量的二氧化硅源(石英砂含量为80%,颗粒大小为不大于0.5毫米),和
(iv)15份重量的玻璃纤维(纤维直径为1-1.2微米,纤维长度为6-10微米)。
用于液体烃类燃料的催化剂的制备
将所得树脂组合物在图2所示模具中在240℃压模30分钟,然后将该模制制品取出放置直至冷却至室温。将大约6000粒所得模制制品放入一个30升的球磨机中并在10转/分的转数下不使用研磨介质修边研磨1.5小时,得到具有9毫米直径的球形树脂模制制品。通过将该模制制品在暗处的自然气流中室温下老化3星期,并用水洗涤,接着在太阳光下干燥2天,制得用于液体烃类燃料的催化剂。将40粒所得的液体烃类燃料催化剂1放在一个图1所示的容器2中,得到用于液体烃类燃料的催化剂装置。实施例
将已通过用于液体烃类燃料的催化剂装置的照明煤油进行燃烧试验。其结果列于表2中。在将用于液体烃类燃料的催化剂装置装在柴油引擎车和汽油引擎车上(位于引擎和油箱之间)之后,对二种车进行尾气分析和马力试验,并对汽油引擎车(10-型并以60公里/小时的速度正常行驶)进行燃烧效率试验。结果列于表3、4和5中。试验方法如后面所描述。对比例
如实施例所描述的那样进行照明煤油的燃烧试验,柴油引擎车和汽油引擎车的尾气分析和马力试验,以及汽油引擎车(10-型并以60公里/小时的速度正常行驶)的燃烧效率试验,所不同的是不使用用于液体烃类燃料的催化剂装置。其结果列于表2、3、4和5中。
(试验方法)
(1)燃烧试验
在将酒精灯7中的照明煤油6使用图3所示的室温为12℃和水温为9.5℃的燃烧试验装置燃烧15分钟,用温度计8测定每二个样品(n=2)在具有腿11的底盘上的烧杯9中的自来水10的温度变化的平均值。
(2)尾气分析
当汽油引擎空转时,用由Horiba公司生产的“MEXA324G”一氧化碳和烃类分析仪测定尾气中一氧化碳和烃类的浓度,当柴油引擎在中档全力开动4秒时用Banzai公司生产的黑烟测定仪测定尾气中的黑烟浓度。
(3)马力试验
用IYASAKA车辆性能测试仪VPT-7048WY测定汽油引擎车和柴油引擎车的最大马力。其结果是在1013毫巴的环境压力和20℃的环境温度下取得的值。用于试验的车辆列于表1中。
(4)燃料效率
测定10-型和以60公里/小时速度正常行驶条件下的汽油引擎车的燃料效率。用于试验的车辆列于表1中。
表1
试验车辆 | 汽油引擎车 | 柴油引擎车 | |
车辆类型 | 马自达LuceV6(V-six)(E-HCFS)AT*1889型 | 马自达Friendee柴油涡轮增压器(KD-SGL3)AT*1996型 | |
总车辆重量 | 1450 | 1770 | |
车辆大小(厘米) | 长 | 469 | 458 |
宽 | 169 | 169 | |
高 | 139 | 209 | |
引擎类型 | 汽油 | 柴油 | |
排气量(毫升) | 2000 | 2500 | |
点火类型 | 普通点火 | 普通点火 | |
轴距(厘米) | 2710 | 2910 |
*自动变速
表2
试验项目 | 实施例 | 对比例 |
燃烧前的水温(℃) | 9.5 | 9.5 |
燃烧后的水温(℃) | 86.5 | 67.0 |
温度差别(℃) | 77.0 | 57.5 |
表3
试验项目 | 柴油引擎车 | 汽油引擎车 | ||
实施例 | 对比例 | 实施例 | 对比例 | |
一氧化碳浓度(%) | - | - | 0 | 0.05 |
烃类浓度(ppm) | - | - | 18 | 65 |
黑烟浓度(%) | 32.0 | 32.7 | - | - |
表4
试验项目 | 柴油引擎车 | 汽油引擎车 | ||
实施例 | 对比例 | 实施例 | 对比例 | |
最大马力(hp) | 107.0 | 101.0 | 112.0 | 99.0 |
最大马力下的车辆速度(公里/小时) | 102.0 | 92.0 | 99.0 | 99.0 |
最大马力下的引擎速度(转/分) | 1 | 1 | 1 | 1 |
表5
试验项目 | 实施例 | 对比例 |
(10-型) | ||
运行时间(秒) | 134.9 | 134.9 |
运行距离(米) | 688 | 684 |
燃料消耗量(毫升) | 94 | 121 |
平均燃料消耗率(公里/升) | 7.32 | 5.65 |
(在60公里/小时的速度下正常行驶) | ||
平均车辆速度(公里/小时) | 62.1 | 61.9 |
平均负荷(千克) | 21.4 | 24.1 |
运行距离(米) | 3001 | 3003 |
燃料消耗量(毫升) | 262 | 314 |
平均燃料消耗率(公里/升) | 11.45 | 9.56 |
从上述结果可以明显看出,通过本发明的液体烃类燃料催化剂装置后的实施例的液体烃类燃料在燃烧试验中当与对比例的没有通过该装置的燃料相比时,自来水温度有大的增加,燃烧效率得到改善。与对比例的结果相比,实施例的液体烃类燃料在汽油引擎车的尾气中一氧化碳和烃类的浓度较低,在柴油引擎车的尾气中黑烟的浓度较低。
在内燃机的工作性能中,通过使用本发明的液体烃类燃料催化剂,汽油和柴油引擎车的最大马力都增加,汽油引擎车的燃料效率增加。
可以看出通过使用本发明的液体烃类燃料催化剂,液体烃类燃料的燃烧效率得到改善,尾气中不完全燃烧物质的量降低,改善了内燃机的工作性能。
本发明的效果
通过使用由本发明方法获得的液体烃类燃料催化剂,液体烃类燃料的燃烧效率增加,尾气中不完全燃烧物质的量降低,从而改善了内燃机的工作性能。
Claims (5)
1.一种制备用于液体烃类燃料的催化剂的方法,该方法包括下列步骤:
(a)制备一种树脂或橡胶组合物,该组合物含有:
(i)100份重量的树脂或橡胶组分;
(ii)15-60份重量的具有不大于0.5毫米的颗粒大小并且含有不低于62.5%的无烟煤的一种碳源;
(iii)35-85份重量的具有不大于0.5毫米的颗粒大小并且含有不低于80%的石英砂的一种二氧化硅源;和
(iv)5-15份重量的具有6-12微米平均纤维长度的玻璃纤维;
(b)将该组合物压模以得到一种模制制品,以及
(c)将该模制制品老化。
2.按照权利要求1的制备用于液体烃类燃料的催化剂的方法,其中所述组合物以100份重量的树脂或橡胶组分为基准还进一步含有5-15份重量的具有不大于0.2毫米的颗粒大小的钨粉。
3.按照权利要求1的制备用于液体烃类燃料的催化剂的方法,其中制备组合物的步骤(a)通过将组分(ii)、(iii)和(iv)混合,然后将组分(i)加入其中并混合而进行。
4.按照权利要求1的制备用于液体烃类燃料的催化剂的方法,其中压模步骤(b)在130-250℃下进行20-40分钟。
5.按照权利要求1的制备用于液体烃类燃料的催化剂的方法,其中老化步骤(c)通过取出模制制品在暗处的自然气流中室温下放置3-4星期,然后用水洗涤,接着在太阳光下干燥2-3天而进行。
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