CN1800312A - 清洁醇醚汽油 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽油内燃机用合成燃料油。所要解决的问题是：利用醇、醚等性能优良、清洁、廉价的化学工业原料，提供一种适合内燃机使用的节能、环保的清洁醇醚汽油。特点是：配方中包括汽油组份、醇醚组份、所述醇醚组份或为变性燃料醇类，或为工业醇类；还包括醇醚类为主的化学工业原料。选择醇醚类与传统汽油组分复合配制，是因为其沸点、密度、粘度、表面张力和挥发性有着接近传统汽油的特性，而且醇醚类的辛烷值比传统汽油高，含氧量比传统汽油多，本发明作为代用燃料是理想的选择。
Description
技术领域
本发明涉及汽油内燃机用合成燃料油。
背景技术
作为车用燃料，醇醚燃料在国内外已有30多年的发展历史，其环保性、经济性、可持续发展性已为能源界、化工界广泛认知，也被汽车界所认同。进入21世纪，石油后备资源不足的问题进一步显现，石油危机的周期越来越短，全球面临油气资源或储量短缺，已探明的能源储量虽然仍可以满足全球近期的总体需求，但以目前的开采速度计算，全球石油储量可供生产40多年，天然气和煤炭则分别可以供应67和164年，所以以烃类、醇醚类两个能源体系并举，已成不可逆转之势。我国石油拥有量相对匮乏，石油产量早已不能满足国内需求。从1993年再次成为石油净进口国以来；仅仅10年多时间进口量已经超过1.1亿吨，并且取代了日本成为世界上第二大石油消费国。目前，我国汽车保有量已突破2400万辆，车用燃油消费量分别占汽油和柴油量的87％和21％，并将继续以较快速度增加。
中国是煤炭资源大国，也是石油紧缺大国，在国际原油价格持续高位运行的大背景下，实施以煤变油为主的能源替代战略势在必行。我国政府已把煤转化与西气东输一起列为今年我国10大重点工程，尽快在煤炭转化和发展替代能源方面迈出实质性步伐，以减少对国际市场石油产品的依赖，缓解燃煤引起的日益严重的环境污染。但是中国大部分能源需求仍然要靠煤炭来满足。从煤中制取出醇醚原料作为燃料，变相的成为了汽车在烧煤，这是内燃机用燃料史上的一次革命，也是解决资源综合利用战略和改善大气质量兼收并蓄的较佳方法。
发明内容
本发明旨在：利用传统成熟的化工方法制造的醇、醚等性能优良、清洁、廉价的化学工业原料，提供一种适合内燃机使用的节能、环保的清洁醇醚汽油。
具体的配方如下：
清洁醇醚汽油，其特征在于：是由下列重量配比的原料简易调和制成的：
汽油 25-85
醇醚组份 15-75；
所述醇醚组份或为变性燃料醇类，或为工业醇类；
所述醇醚组份还包括：其他以醇醚类为主的化学工业原料所占的重量份为：2-9.5；
具体醇醚类为主的化学工业原料如下：
异己烷：0-2 N，N’双水杨醛缩丙二胺：0-1
二甲苯：0-1 乙二酸二辛脂：0-2
二丙酮醇：0-2 对叔丁基邻苯二酚：0-2
邻苯二甲酸二甲脂：0-1 苯乙酮：0-2
乙酸：0-2 乙醚：0-2
丁酸异戊脂：0-2 油酸：0-1
邻苯二甲酸二丁脂：0-1 仲丁醇：0-2
石油醚：0-2 苄醇：0-2
苯甲酸乙脂：0-1 苯甲酸丙脂：0-2
异丁醇：0-2 2-甲基丁烷：0-2
2，6-二叔丁基对甲酚：0-1 丁酸丁脂：0-2
戊烷：0-2 十二烷：0-2
辛醇：0-2 正丁醇：0-2
甲苯：0-2 丁酮：0-2
丙酮：0-2 N，N-二仲丁基对苯二胺：0-1
根据上述的清洁醇醚汽油，其特征在于：所述汽油包括
90号汽油 25-85
变性直馏汽油 30-40。
本发明清洁醇醚汽油中的主要溶剂选择醇醚类，是因为其沸点、密度、粘度、表面张力和挥发性有着接近传统汽油的特性，而且醇醚类的辛烷值比传统汽油高，含氧量比传统汽油多，说明醇醚类与传统汽油组分混合作为代用燃料是理想的选择。
醇醚汽油的核心成分
醇醚汽油一般由醇醚类组分和汽油组分复合配制而成，醇醚类成分组成的不同，决定了醇醚汽油性能的优劣，因此，醇醚类成分的组成是甲醇汽油的核心技术。
本发明在醇醚类组分的原料选择上主要是由以下几大类的化学工业原料组成，其中包括：烃类溶剂、醇类溶剂、卤代烃类、酚类溶剂、醚和缩醛类溶剂、酮类溶剂、酸和酸酐类溶剂、脂类溶剂、多管能团溶剂等
本发明清洁醇醚汽油所使用的各种石油化工原料和化学工业原料通过优化组合，复合配制，基本可以解决传统含醇汽油世界公认的四项技术难题，及其他诸多技术问题：
1、材料兼容性问题，一般3％以上混合的含醇汽油会使汽油机系统中的许多非金属件如橡胶等产生溶涨；
2、能量问题，由于甲(乙)醇类的热值低，只有汽油的45％，一般醇类在传统汽油发动机上使用会使动力下降，15％以上混合醇类汽油需要改变原先发动机的零部件和调节空气燃料比例；
3、冷启动问题，含醇汽油在冬季寒冷气候下难以气化，发动机难以顺利启动。
4、传统含醇类汽油的油耗问题，及夏季高温季节的气阻等问题。
5、其他技术性问题；
(1)、是含氧燃料，在燃烧过程中有自供氧效应。这就使内燃机中的燃烧较为均匀，使局部富氧和局部缺氧的几率减少，燃烧趋于完善，使CO和HC的生成量减少，排放量降低，从而使燃烧效率和热效率较高，能耗率下降。
(2)、比烃类的燃烧速度和火焰传播速度快。所以，燃烧的定容性较好，燃烧持续期短，过后燃烧程度小。这就使其放热规律有利于热效率的提高。
(3)、比烃类的气化热大两倍，甚至更高。它在进入进气管、进气道或者进入气缸后，能吸收沿途管道壁面和燃烧室周围高温零件壁面的热量而使自己蒸发。这就等于利用了部分废热、余热，使自己的能量升高，同时降低了气缸、燃烧室和气缸盖的温度，从而减少了外传热量，提高了热效率。
(4)、着火燃烧浓度界限比传统汽油的相应范围宽得多，所以比传统汽油更容易稀燃。稀燃是一种节能燃烧和完善燃烧的形式，有利于提高热效率，而且，压缩比愈高，负荷愈大，愈容易稀燃。
(5)、含碳量远小于传统汽油的含碳量，后者的含碳量高，且燃烧不完全，会以碳粒和CO形式排出发动机外。这既是一种污染，也是一种能量损失。本发明大大减少了碳粒和CO的排出，将它们在燃烧室内充分燃烧后，排出终产物CO2。清洁醇醚汽油燃烧后，燃烧完善度提高，从而也就提高了热效率和经济性。
(6)、是含氧燃料，理论混合气热值和汽油相应值差不多。这就是说，只要在汽油机中增加一定的醇醚量，原机的功率和扭矩可以达到而爆震和空燃比限制了汽油机的最大功率。醇醚类恰恰含碳量少于烃油，碳氢质量比只有烃油的50％~60％。醇醚类的辛烷值远高于传统汽油，而使爆震极限功率向高功率一方推移，提高汽油发动机的压缩比，增强发动机热效率。
(7)、采用最佳点火提前角和最佳喷油提前角，在汽油机使用清洁醇醚汽油后，如果相应地提高了压缩比，则其最佳点火提前角比使用传统汽油时的相应值要小。原因之一是提高压缩比后，在压缩过程后期气缸内的压力和温度都比原使用传统汽油时要高；原因之二其火焰传播速度和燃烧速度都加快，所以可以减小点火提前角，改善发动机性能，尤其是在部分负荷或冷态下工作的情况。与柴油机、汽油机一样，清洁醇醚汽油的点火提前角既不能太大也不能太小，存在一个最佳值。这个最佳值一般以能获得最低油耗为准而选取，也就是以获得最高热效率为准而选取。对不同车速来说，点火提前角过大和过小，发动机的油耗率都增加；但是随着车速的增加，即随发动机的转速和负荷的增加，最佳点火提前角也增加。
(8)、基本解决了互溶性与分层问题。醇醚类物质含羟基，具有较强的极性，可与水无限互溶而较难溶于烃类燃料。通常，醇醚类含量低于15％或高于85％时，汽油可以不借助于助溶剂与其实现互溶，但在很大比例范围内二者不能互溶，必须优化其内部存在的化学工业溶剂的成分。
醇醚类化学工业溶剂的选择需要遵循二个原则：
A、溶剂在醇醚类和汽油中的溶解性都应较好；
B、溶剂分子应同时具有亲油基团和亲水基团。
这样有利于醇醚类和汽油的良好的溶解。同时，溶剂的温度越高，甲醇与汽油的互溶性越好。水分也极易引起体系分层，在储存和使用含醇汽油时会自动从空气中吸收水分，水分含量达到一定程度时便出现油水分层现象。在推广使用时，为解决互溶性问题及分层现象，一方面可使用高级醇等溶剂；另一方面对所生产的清洁醇醚汽油应严格限制其水分含量，并改造现有的储运设施，达到严格防水的目的。
(9)、基本解决了对发动机材料的腐蚀性
所有汽油对发动机燃料系统的金属均具有一定的腐蚀性。
A、一方面，物质具有较高的电导率和含氧量，对金属有着电化学腐蚀能力，研究表明，含醇汽油对许多金属都有腐蚀作用，特别是对铜和铝的腐蚀作用更强。通过加入金属腐蚀抑制剂，使金属腐蚀钝化的办法得到有效控制。
B、另一方面，物质由于燃烧不完全而产生的酸性物质对金属也具有腐蚀作用，由于目前电喷发动机的空燃比控制在14.7至15.1之间，本发明“清洁醇醚汽油”中的醇醚类的含量超过50％，可以说：清洁醇醚汽油的燃烧是比较完全的。
C、同时，本发明通过加入酯类等原料来改善物质蒸发潜热大而引起的汽化不良，不会造成清洁醇醚汽油在汽缸内壁生成液膜，不会使燃料油渗入到机油中，冲刷了活塞与汽缸内壁之间的润滑油膜。
D、物质对燃料系统的橡胶材料也有腐蚀作用，可引起橡胶溶胀，硬化和龟裂。据研究，均聚醇橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟硅橡胶和氯丁橡胶对醇醚汽油具有较好的适应性，对于一些易发生溶涨的橡胶材料，本发明通过添加抗溶胀的添加剂，一方面在橡胶表面形成保护膜，另一方面，使醇醚汽油和橡胶之间的溶解参数之间拉大，可以减少醇醚汽油对橡胶的溶胀。
E、此外，塑料部件的腐蚀和破坏也不容忽视。本发明通过添加表面活性剂，在塑料表面形成保护膜，减少这种腐蚀。改善了较强的极性，降低了塑料中的添加剂(如增塑剂、防老剂等)的溶解作用。
(10)低温启动性差，高温时易发生气阻
A、发动机冷启动时(特别是冬季)转速低，空气流速慢，加上外界气温低，因而燃料蒸发困难。本发明改善了醇醚类的蒸发潜热，蒸发时所吸收的热量适中，使发动机喉管处的温度均匀，进一步改善了进气蒸发条件。虽然醇醚类的饱和蒸汽压比汽油低1/2左右，但本发明可以使车辆在冷启动时有更多的醇醚类能够完全蒸发，促使蒸发形成的可燃混合气的浓度达到着火浓度下限，使混合气能够着火燃烧，发动机容易启动。因此使用清洁醇醚汽油的发动机与使用传统汽油的发动机在冷起动时的状态相同。
B、另一方面，本发明“清洁醇醚汽油”本身的蒸汽压、沸点、初馏点都适中，不容易与汽油中的轻质烃类形成低沸点的共沸物，在夏季气温较高时，醇醚汽油的饱和蒸汽压也非常适中，所以在汽车发动机内部会较少形成气相，不易发生气阻现象。
a、一方面要控制清洁醇醚汽油的饱和蒸汽压的指标数值；
b、另一方面，通过优化和选择清洁醇醚汽油中化学溶剂的类型，以减少共沸物的产生，控制合理的馏程，可以有效的减少气阻现象的发生。
(11)、改善了醇醚汽油的蒸发性、表面张力、提高辛烷值，从而防止爆震、早燃、减少对金属的活性、分解胶质等。最大限度提高燃烧膨胀做功率，同时具有清洁功能，即在燃烧进行的同时，能够清除高比例醇醚汽油燃烧时产生的粘性物质以及积碳，尤其是汽油火花塞上积碳的清除，这样可以保证燃烧的正常进行。
(12)、改善热量传递性能。我们知道，热量传递的基本方式有传导、对流和辐射，在清洁醇醚汽油喷出雾化蒸发过程中，改善热传导和对流，因为传导热量是从物体高温部分向低温部分传递。常用的是一些低分子量，高异构化的醇醚类。还有一类对水具有分散作用，把存在于油道与油箱中的积水均匀分散于汽油中。根据加入的分散剂的多少而适量的将水分散，严格控制水的量。这些水在汽油的诱导期，能起很重要的作用。因为在低温下，水的热导率明显较其他物质高，能够使热量尽快地在燃料分子间传递。其他化学工业原料的利用也同样基于改善热传递的考虑。
(13)、降低雾滴的表面张力。甲醇汽油雾化过程中，雾滴的直径越小越好，因为喷入油在总重量相同的条件下，总的油滴蒸发面积越大蒸发速度就越快。
在清洁醇醚汽油各组成分中芳烃类化合物的表面张力最大，烷烃类化合物表面张力最小。改善汽油的表面张力，使喷雾中的油滴内芳烃和烷烃的表面张力尽量相同，使其燃烧同步。
本发明的有益技术效果具体体现在下述几个方面：
1)、配方中醇醚组分所占的比例较高，能降低汽油的消耗量，节约传统汽油50％以上。
2)、尾气中排放的CO和碳氢化合物较低，排放的尾气对空气的污染大为减少，对改善城市环境大有好处。
3)、无须改动汽车的发动机，及无须改变加油站内部机械上的任何零部件，本项发明的生产方法简便，适合汽油内燃机使用；
4)、可与各标号的传统车用汽油任意混合、互换使用，使用过程中起动快、动力好、冲劲足、不积碳、不冒烟，车况得到了改善。
5)、汽化潜热适中，可提高发动机容积利用率，增大功率，降低压缩过程能耗；
6)、火焰燃烧快，温度低，燃烧充分，改进了循环效率，降低热量损失，均匀的油耗使得行驶的里程与传统汽油基本持平。
7)、抗暴性能好，辛烷值和抗暴指数(RON+MON)均超过了100；增加了发动机的压缩比，从而提高了热效率和动力性。
8)、在任何温下的饱和蒸气压指标优良，达到混合气的可燃极限，使混合燃烧气在各缸的分布均匀，功率上升，实现低温(-15~-20度)下起动；当大气温度较高时，在发动机的燃油系统中不易产生气阻现象。
9)、能较好的解决车辆内部塑料、橡胶、金属等零部件腐蚀方面的问题。
10)、可以有效的保护发动机，延长发动机的使用寿命，增加车辆的动力，降低油耗；互溶性能增强，在不分层的情况下全面的快速互溶，并且无须理化时间，可以达到加入后即溶即用。
11)、空气允许浓度、引火温度和自燃温度都比传统汽油高，在火灾可能性等安全方面大大优于汽油。
12)、实际胶质要比传统汽油低20％-65％。
13)、能较彻底清除汽缸内部的积炭，增强点火能力。
14)、本产品可以长期存放不分层，保质期能够达到8个月以上。
15)、能清除进气门和排气门的炭颗粒，增加了密封度。
16)、能增大活塞顶部的压力，消除积炭，变相的增加了汽缸的容积。
17)、成品易溶于水，在水或土壤中会很快的稀释，随后便发生生物降解，不会造成环境污染。
18)、从技术上缓解了汽车行业过分依赖石油的问题。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地说明。
实施例1：
将下列原料简易调和即得清洁醇醚汽油。
90#汽油：85
醇醚类：
工业甲(乙)醇：13 异己烷：0.3
N，N’双水杨醛缩丙二胺：0.1 二甲苯：0.2
乙二酸二辛脂：0.2 丁酸异戊脂：0.2
油酸：0.1 异丁醇：0.2
丁酮：0.2 N，N-二仲丁基对苯二胺：0.1
二丙酮醇：0.2 乙醚：0.2。
实施例2：
将下列原料简易调和即得清洁醇醚汽油。
90#汽油：70
醇醚类：
工业甲(乙)醇：26 丁酸丁脂：0.4
戊烷：0.4 丙酮：0.2
对叔丁基邻苯二酚：0.1 辛醇：0.4
正丁醇：0.2 甲苯：0.2
丁酮：0.3 N，N-二仲丁基对苯二胺：0.1
邻苯二甲酸二甲脂：0.2 苯乙酮：0.3
乙酸：0.2 乙醚：0.3
苄醇：0.4 十二烷：0.3。
实施例3：
将下列原料简易调和即得清洁醇醚汽油。
90#汽油：30
变性直馏汽油：30
醇醚类：
变性燃料甲(乙)醇：35 辛醇：0.4
N，N’双水杨醛缩丙二胺：0.1 甲苯：0.4
二丙酮醇：0.4 对叔丁基邻苯二酚：0.1
邻苯二甲酸二甲脂：0.2 乙酸：0.3
乙醚：0.2 丁酸异戊脂：0.5
石油醚：0.1 苄醇：0.3
苯甲酸乙脂：0.5 2-甲基丁烷：0.4
2，6-二叔丁基对甲酚：0.1 丁酸丁脂：0.4
戊烷：0.4 十二烷：0.3。
实施例4：
将下列原料简易调和即得清洁醇醚汽油。
90#汽油：30
变性直馏汽油：20
醇醚类：
工业甲(乙)醇：44 N，N’双水杨醛缩丙二胺：0.1
乙酸：0.2 乙醚：0.2
丁酸异戊脂：0.5 油酸：0.5
邻苯二甲酸二丁脂：0.2 仲丁醇：0.3
石油醚：0.3 苄醇：0.5
苯甲酸乙脂：0.4 苯甲酸丙脂：0.6
异己烷：0.4 十二烷：0.6
二甲苯：0.2 乙二酸二辛脂：0.5
二丙酮醇：0.4 对叔丁基邻苯二酚：0.1
实施例5：
将下列原料简易调和即得清洁醇醚汽油。
90#汽油：50
醇醚类：
变性燃料甲(乙)醇：44 乙二酸二辛脂：0.5
戊烷：0.4 十二烷：0.4
甲苯：0.3 丁酮：0.5
丙酮：0.5 N，N-二仲丁基对苯二胺：0.1
苯甲酸乙脂：0.4 苯甲酸丙脂：0.4
异丁醇：0.4 2-甲基丁烷：0.5
2，6-二叔丁基对甲酚：0.1 丁酸丁脂：0.4
异己烷：0.4 N，N’双水杨醛缩丙二胺：0.1
邻苯二甲酸二甲脂：0.3 乙二酸二辛脂：0.3。
实施例6：
将下列原料简易调和即得清洁醇醚汽油。
90#汽油：40
醇醚类：
变性燃料甲(乙)醇：52.5 2-甲基丁烷：0.5
异己烷：0.5 N，N’双水杨醛缩丙二胺：0.1
石油醚：0.3 乙二酸二辛脂：0.6
二丙酮醇：0.5 对叔丁基邻苯二酚：0.1
邻苯二甲酸二甲脂：0.4 苯乙酮：0.7
乙酸：0.4 乙醚：0.2
戊烷：0.5 十二烷：0.6
辛醇：0.7 正丁醇：0.5
甲苯：0.4 丁酮：0.5。
实施例7：
将下列原料简易调和即得清洁醇醚汽油。
90#汽油：30
醇醚类：
变性燃料甲(乙)醇：61.5 2-甲基丁烷：0.4
异己烷：0.5 N，N’双水杨醛缩丙二胺：0.1
二甲苯：0.4 乙二酸二辛脂：0.5
二丙酮醇：0.5 对叔丁基邻苯二酚：0.1
苯乙酮：0.5 丁酮：0.6
乙酸：0.4 乙醚：0.3
丁酸异戊脂：0.5 油酸：0.4
仲丁醇：0.5 邻苯二甲酸二甲脂：0.3
石油醚：0.4 苄醇：0.5
苯甲酸乙脂：0.5 苯甲酸丙脂：0.5
异丁醇：0.5 N，N-二仲丁基对苯二胺：0.1。
实施例8：
将下列原料简易调和即得清洁醇醚汽油。
90#汽油：25
醇醚类：
变性燃料甲(乙)醇：65.5 异己烷：0.6
N，N’双水杨醛缩丙二胺0.1 甲苯：0.5
乙二酸二辛脂：0.4 丙酮：0.6
二丙酮醇：0.5 对叔丁基邻苯二酚：0.1
邻苯二甲酸二甲脂：0.5 苯乙酮：0.6
乙酸：0.3 乙醚：0.2
丁酸异戊脂：0.6 油酸：0.4
石油醚：0.4 苄醇：0.6
苯甲酸乙脂：0.6 苯甲酸丙脂：0.5
异丁醇：0.4 2-甲基丁烷：0.6
2，6-二叔丁基对甲酚：0.5 丁酸丁脂：0.5。
Claims (2)
1、清洁醇醚汽油，其特征在于：是由下列重量配比的原料简易调和制成的：
汽油 25-85
醇醚组份 15-75；
所述醇醚组份或为变性燃料醇类，或为工业醇类；
所述醇醚组份还包括：其他以醇醚类为主的化学工业原料所占的重量份为：2-9.5；具体醇醚类为主的化学工业原料如下：
异己烷：0-2 N，N’双水杨醛缩丙二胺：0-1
二甲苯：0-1 乙二酸二辛脂：0-2
二丙酮醇：0-2 对叔丁基邻苯二酚：0-2
邻苯二甲酸二甲脂：0-1 苯乙酮：0-2
乙酸：0-2 乙醚：0-2
丁酸异戊脂：0-2 油酸：0-1
邻苯二甲酸二丁脂：0-1 仲丁醇：0-2
石油醚：0-2 苄醇：0-2
苯甲酸乙脂：0-1 苯甲酸丙脂：0-2
异丁醇：0-2 2-甲基丁烷：0-2
2，6-二叔丁基对甲酚：0-1 丁酸丁脂：0-2
戊烷：0-2 十二烷：0-2
辛醇：0-2 正丁醇：0-2
甲苯：0-2 丁酮：0-2
丙酮：0-2 N，N-二仲丁基对苯二胺：0-1。
2、根据权利要求1所述的清洁醇醚汽油，其特征在于：所述汽油包括
90号汽油 25-85
变性直馏汽油 30-40。
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|---|---|---|---|---|
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