CN1737090A - 纳米燃油添加剂 - Google Patents

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Abstract

一种化工燃油技术领域的纳米燃油添加剂，组分及重量百分比为：稀土粉体0.1－10％，燃油增效剂1－10％，分散剂1－20％，油酸1－10％，蓖麻油1－20％，余量：白油。本发明其燃油中纳米粒子在燃烧过程中对燃烧起到催化助燃功能，其燃烧后的粒子具有抑制设备磨损、改善润滑和自修复的功能，具有抑制三元催化器中毒以及协同铂铑钯等贵金属催化的功能。其特点是彻底解决了纳米粒子在燃油中的分散性，增加了燃料本身的润滑性能。

Description

纳米燃油添加剂
技术领域
本发明涉及的是一种化工燃油技术领域的添加剂，特别是一种纳米燃油添加剂。
背景技术
近年来，微米或纳米材料被作为添加剂用于燃油中，其中微米或纳米材料有采用镍、钢、铁纳米金属粉末、含Si纳米材料、0.2-1.5微米级别的碳醇材料等，提高了燃料的燃烧效率，改善了排放性能，但其分散效果和燃油的润滑性未得到有效的改善，燃油中纳米粒子对设备的润滑作用也并不理想。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号：02826782，发明名称：氧化铈纳米颗粒，该专利公开了一种包含氧化铈颗粒的燃料或燃料添加剂，所述氧化铈已被二价或三价金属或类金属即稀土金属，过渡金属或周期表的IIA，IIIB，VB，或VIB族金属掺杂。该专利中虽然采用了稀土材料铈的氧化物形式，但还是没有彻底解决纳米粒子在燃油中的分散性以及燃料本身的润滑性能不理想的问题。进一步的检索中，至今尚未发现镧系其它元素的化合物纳米粒子的应用在燃油添加剂的报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种纳米燃油添加剂，使其燃油中纳米粒子在燃烧过程中对燃烧起到催化助燃功能，其燃烧后的粒子具有抑制设备磨损、改善润滑和自修复的功能，具有抑制三元催化器中毒以及协同铂铑钯等贵金属催化的功能。其特点是彻底解决了纳米粒子在燃油中的分散性，增加了燃料本身的润滑性能。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明添加剂的组分包括及其重量百分比为：稀土粉体0.1-10％，燃油增效剂1-10％，分散剂1-20％，油酸1-10％，蓖麻油1-20％，余量：白油。
所述的稀土粉体是指粒度在50-150纳米间的镧系金属元素中的一种或几种。
所述的分散剂选用硫化烷基酚钙、烷基水杨酸钙、高碱石油磺酸钙、聚异丁烯丁二酰亚胺中的一种或几种。
所述的燃油增效剂选用上海集能化工有限公司生产的JM-1型燃油增效剂。其组分为约5％的钙与铈的金属油溶性稀土化合物与95％的白油所组成的混合物。钙与铈的金属油溶性稀土化合物由于其分子两端极性不同，因此，对稀土纳米粉体在燃油中的分散起到辅助作用，此外，在JM-1型燃油增效剂的协同作用下，燃烧后产物中的钠、钒与稀土纳米粉体易形成熔点较高(大于钠钒化合物的熔点)的稀土钠钒化合物，从而起到减少部件表面积垢的作用。
所述的纳米燃油添加剂中的燃油可以是汽油、柴油、重油、渣油和乙醇汽油。
本发明添加剂呈棕色稠状液体，可以与汽油、柴油、重油、渣油和乙醇汽油互溶。在燃油中的添加比例根据燃油类型不同为1∶500-1∶2000之间。
本发明制备方法是：1)将白油倒入加热容器中，加热并将分散剂和JM-1型燃油增效剂倒入白油中，通过齿轮泵循环搅拌直至均匀；2)停止加热，将稀土粉体均匀倒入白油中，通过泵的啮合作用对粉体进行油浴细化处理；3)加入油酸、蓖麻油、再加热，继续通过泵的啮合作用对粉体进行油浴细化处理；4)停止加热，2000RPM离心处理1小时，去渣去沉淀，粒度检测50-150纳米之间为合格成品。
本发明添加剂中镧系稀土与JM-1型燃油增效剂具有抑制设备磨损、改善润滑和自修复的功能，具有抑制三元催化器中毒以及协同铂铑钯等贵金属催化的功能。燃烧过程结束后含稀土元素的纳米粒子可作为固体润滑剂存在与摩擦部件之间，减少部件之间的摩擦和磨损，同时由于其粒径小，容易存在于部件表面微观沟坑或裂纹之间，起到动态自修复作用。稀土元素在燃烧过程中具有与含钒、磷、钠、钙等化合物反应生成高熔点化合物的能力，因此，不会在设备排气系统的零部件表面产生积垢，大大减少了铂铑钯等贵金属催化中毒的现象，同时少量含稀土元素的纳米粒子随废气排出过程中会辅助铂铑钯等贵金属催化剂对废气进行处理，起到协同增效作用。本发明添加剂中油酸和蓖麻油在分散剂的作用下可大幅提高燃油的润滑和抗磨性能。
具体实施方式
结合本发明的内容提供以下实施例：
实例1
配方：粒度分布在50-150纳米间的镧5、钕5克，JM-1燃油增效剂100克，高碱石油磺酸钙100克，油酸100克，蓖麻油100克，白油9590克。其制备方法是：1)将9590克白油倒入加热容器中，加热并将100克高碱石油磺酸钙和100克JM-1燃油增效剂倒入白油中，通过齿轮泵循环搅拌直至均匀；2)停止加热，将5克镧、5克钕混合粉体均匀倒入白油中，通过泵的啮合作用对粉体进行油浴细化处理；3)加入100克油酸、100克蓖麻油、再加热，继续通过泵的啮合作用对粉体进行油浴细化处理；4)停止加热，2000RPM离心处理1小时，去渣去沉淀，粒度检测50-150纳米之间为合格成品。
实例2
配方：粒度分布在50-150纳米间的镧400克、钕600克，JM-1燃油增效剂1000克，硫化烷基酚钙2000克，油酸1000克，蓖麻油2000克，白油3000克。其制备方法是：1)将3000克白油倒入加热容器中，加热并将2000克硫化烷基酚钙和1000克JM-1燃油增效剂倒入白油中，通过齿轮泵循环搅拌直至均匀；2)停止加热，将400克镧、600克钕混合粉体均匀倒入白油中，通过泵的啮合作用对粉体进行油浴细化处理；3)加入1000克油酸、2000克蓖麻油、再加热，继续通过泵的啮合作用对粉体进行油浴细化处理；4)停止加热，2000RPM离心处理1小时，去渣去沉淀，粒度检测50-150纳米之间为合格成品。
实例3
配方：粒度分布在50-150纳米间的铈50克、钕100克，JM-1燃油增效剂500克，烷基水杨酸钙500克，油酸500克，蓖麻油500克，白油7900克。其制备方法是：1)将7900克白油倒入加热容器中，加热并将500克烷基水杨酸钙和500克JM-1燃油增效剂倒入白油中，通过齿轮泵循环搅拌直至均匀；2)停止加热，将50克铈、100克钕混合粉体均匀倒入白油中，通过泵的啮合作用对粉体进行油浴细化处理；3)加入500克油酸、500克蓖麻油、再加热，继续通过泵的啮合作用对粉体进行油浴细化处理；4)停止加热，2000RPM离心处理1小时，去渣去沉淀，粒度检测50-150纳米之间为合格成品。
实例4
配方：粒度分布在50-150纳米间的镧100克、铈100克、镨100克、钕200克，JM-1燃油增效剂400克，聚异丁烯丁二酰亚胺1500克，油酸500克，蓖麻油1500克，白油5600克。其制备方法是：1)将5600克白油倒入加热容器中，加热并将1500克聚异丁烯丁二酰亚胺和400克JM-1燃油增效剂倒入白油中，通过齿轮泵循环搅拌直至均匀；2)停止加热，将100克镧、100克铈、100克镨、200克钕混合粉体均匀倒入白油中，通过泵的啮合作用对粉体进行油浴细化处理；3)加入500克油酸、1500克蓖麻油、再加热，继续通过泵的啮合作用对粉体进行油浴细化处理；4)停止加热，2000RPM离心处理1小时，去渣去沉淀，粒度检测50-150纳米之间为合格成品。
实施例有益的效果
(1)分散性评价
实例1~4配方分别按1比500、1比1000和1比2000的比例添加于中石化加油站出售的93#汽油和0#柴油中，按1小时2000rpm转速进行离心处理，均未出现沉淀，显示出良好的分散性能。
实例1~4配方分别按1比500、1比1000和1比2000的比例添加于中石化加油站出售的93#汽油和0#柴油中，按室温放置6个月均未发生沉淀分离现象。说明其彻底地解决了纳米材料在燃油中的分散问题，贮存性能好。
(2)润滑性评价
将实例1~4配方分别按1比500、1比1000和1比2000的比例添加于上海石化0#柴油中，进行HFRR法(ISO12156-1)测试，其磨痕直径WSD1.4/μm如表1所示。其结果表明本专利具有良好的润滑改进作用。如：表1润滑性评价
样品     润滑性WSD1.4/μm
    1∶500     1∶1000     1∶2000
实例1+0#柴油     380     280     320
实例2+0#柴油     355     310     380
实例3+0#柴油     250     280     280
实例4+0#柴油     280     350     350
0#柴油     580
燃烧性能评价
实例1按1∶2000添加于重油中，进行72小时对比燃烧实验，其结果如表2所示。结果表明本专利由于具有催化燃烧功能，燃料燃烧充分，节油效果明显。
表2实施例3工业锅炉72小时空白对比燃烧实验结果
    空白试验     加剂试验
油罐液面起始高度(m)     4.25     4.23
试验结束时油罐液面高度(m)     2.10     2.37
燃料油减少数(吨)     38.24     33.38
发生蒸汽量(吨)     529.13     495.48
单位渣油燃烧获得的蒸汽量S     13.84     14.84
排烟温度(℃)     344.4     333.1
燃料油的节油率     (13.84/13.84-1)*100％＝7.2％

Claims (6)

1、一种纳米燃油添加剂，其特征在于，组分及重量百分比为：稀土粉体0.1-10％，燃油增效剂1-10％，分散剂1-20％，油酸1-10％，蓖麻油1-20％，余量：白油。
2、根据权利要求1所述的纳米燃油添加剂，其特征是，所述的稀土粉体是指粒度在50-150纳米间的镧系金属元素中的一种或几种。
3、根据权利要求1所述的纳米燃油添加剂，其特征是，所述的分散剂选用硫化烷基酚钙、烷基水杨酸钙、高碱石油磺酸钙、聚异丁烯二酰亚胺中一种或者几种。
4、根据权利要求1所述的纳米燃油添加剂，其特征是，为棕色稠状液体，与燃油互溶，在燃油中的添加比例为1∶500-1∶2000之间。
5、根据权利要求4所述的纳米燃油添加剂，其特征是，所述的燃油是汽油、柴油、重油、渣油或者乙醇汽油。
6、根据权利要求1所述的纳米燃油添加剂，其特征是，其颗粒度在50-150纳米范围内均匀分布。
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