CN1958744A - 一种汽、煤、柴油的替代燃料——水合燃油组合 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽、煤、柴油的替代燃料——水合燃油组合，是一种油+水+主助剂+辅助剂结构的组合模式，其各组合成份的重量配比是：油(汽、柴、煤)39～62份；水：15～30份；皂基：7～13份；杂醇油：16～18份。本水合燃油完全适用于现行车辆的结构系统，使用它无须更换车辆的任何部件，完全可以满足发动机的动力要求，且性质稳定，燃烧清洁，能更好的改善环境污染。使用本水合燃油的车辆启动容易，行驶平稳，加速灵敏，动力强劲，怠速状况良好。原料来原广泛易得，成品价格便宜，价格估算只是汽油的70％左右，是汽、煤、柴油等传统燃料的理想替代燃料，有广阔的市场前景。

Description

一种汽、煤、柴油的替代燃料 ——水合燃油组合

技术领域

本发明涉及一种液体燃料，尤其是一种汽、煤、柴油的替代燃料——水合燃油。

背景技术

汽、煤、柴油等石油制炼时的各段馏出物汽油、煤油、柴油等是人类文明社会使用的传统燃料，它们不仅有优秀的燃烧质量，而且更有十分低廉的价格，这种极为经济的实用性，使它们成为了人类社会最不可缺的物品之一，近百年来，它们对人类社会的发展作出了巨大的贡献，立下了不可磨灭的丰功伟绩。但遗憾的是，石油又是一种不可再生的资源，在人类大规模的采撷下，正在迅速枯竭，不久将会全部用尽，未雨绸缪，必须早日开发出替代品，继往开来，才能延续人类社会的需求。

汽、煤、柴油等传统燃料的优点是：具有全面优良的燃烧品质；具有价格便宜的经济实用性。

缺点是：不可再生，日渐枯竭，很快会从地球上消失。

寻找一种汽、煤、柴油传统燃料的替代品，不仅要顾及产品的质量，同时还必须做到价格便宜。要做到鱼和熊掌兼得，可谓十分艰难。所以几十年来虽经世界各国的不懈努力，却仍然是收效甚微。

至目前为止，只有两种勉强称为替代燃料油的产品稍有应用，一种是乳化油，另一种是乙醇汽油，这两种替代燃油的出现都是为了节余部分石油，旨在延缓这种不可再生的贵重资源在地球上的寿命。

以水来替代部分燃油，是一种最经济实惠的理想节能办法，几十年来一直都是各国能源研究的首选课题，极受关注。但由于油水混溶稳定性的问题及制造成本过高的问题始终无法解决，因此直至现在仍然没有真正成功的事例。

乳化油是一种掺水的油水混合燃料，主要应用在低一级的石油产品重油上。它的制备技术是，以油——水——乳化剂的组合体系，在机械强力搅拌或采用超声技术等乳化方式乳化而成的一种外观呈乳白或棕黑色混浊不透明溶液。这种油水混合的乳化燃料以水来替代部分重油，由于乳化重油的燃料掺有水份，故燃烧时所排放的有害气体较少，有利于周围环境的改善。乳化油的缺陷在于体系结构稳定性极差，它的保存期一般只有几小时，好的最多也只能维持数天。由于稳定性差，所以乳化油一般只作为重油的乳化，在工业锅炉或砖、瓷的窑烧上作随配随用的燃料。

最近报导法国埃尔夫石油公司研制的专利产品Aquazole乳化柴油，掺水量是13％，稳定期可达15～30天，成为目前世界上最成功的一种掺水燃油，现正在公交及垃圾车等短程车上试行，对于一般的乳化油Aquazole乳化柴油当属其佼佼者，但如作为一种流通产品，只有数月的稳定期依然是太短暂了，所以即使是作为乳化油中最成功的Aquazole乳化柴油也不算是一种成功的柴油替代燃料。

乙醇汽油——是一种以乙醇来替代部分汽油的混合燃料。它也是一种可改善环境污染的清洁燃料，它的稳定性相对来说要比乳化油高许多，所以可作为一种流通产品应用。但与其所替代的相应传统汽油比较，则显得差距太大，缺陷太多了，与对应的汽油相比，乙醇汽油的热效率下降，价格偏高。在其它的质量方面，由于乙醇与汽油的相溶性不好，加上乙醇容易吸水，因此乙醇汽油易出现分层现象，存在质量欠稳定的隐患。另外，由于乙醇汽油的粘度太低又容易造成发动机汽缸及活塞环的磨损，乙醇汽油的低温蒸发性差，会造成车辆的冷启动困难。再就是乙醇汽油存在严重的腐蚀性问题，即使是乙醇含量只有3％的乙醇汽油都会对某些金属例如铜、铝、铁、锌、镁等发动机系统的许多合金及橡胶，塑料等制品存在严重的腐蚀。由于存在的许多问题尚未能妥善解决，因此乙醇汽油同样未能广泛应用。

发明内容

本发明的目的就是要以水来替代部分燃油，研制一种具有燃烧值高、蒸发性好，动力强劲、燃烧清洁优点，而且其组合紧密、质量稳定、成本低廉，完全可以和汽、煤、柴油相媲美的替代燃料。

根据作为替代燃料所必须具备的条件，本水合燃油采用的制造技术方案是一种油+水+主助剂+辅助剂结构的组合模式，规定了各组合成份必须各自具备如下特征：

首先，油——水——主助剂——辅助剂组合应是一种水分散在油里作内相，油为外相的油包水(W/O)型均一透明溶液。其次，油——指传统的汽、煤、柴油，油将作为混合溶液的连续外相起点火以及提供热能的燃烧作用。

水——指普通的洁净水，如一般的生活用水，自然界的山泉、溪流、江河湖水、地下水及低盐度水等。水在组合中要以超微珠滴(粒径＜0.1μm)的形式作为油水混合溶液的内相，均匀地分散在油中，当组合的燃烧开始后，能迅速分解成为氢和氧同时参与组合的燃烧。

主助剂——必须是一种既含有疏水亲油的非极性基团又含有亲水疏油极性基结构的物质，它有改变表(界)面的物理化学性质功能，特别是降低液体界面张力的综合能力。另外，它还必须是一种价格便宜的物品。

辅助剂——具备能降低界面张力，促使溶液界面柔软、易于弯曲的功能，并与主助剂亲和匹配又价格便宜的物品。

在本水合燃油的油——水——主助剂——辅助剂结构体系中，油、水基本属于定值，因此组合的关键是主助剂、辅助剂成份的选择确定。

对组合成份的主助剂，本发明确定为皂基(脂含量＞60％)，皂基，一种肥皂制造的基本原料，化学名称是：硬脂酸钠(钾)，分子式：[C₁₇H₃₅COONa(K)]，它具有亲油疏水基团及亲水疏油基团的结构，如 是一种典型的通式为：

的表面活性剂。另外皂基是以动植物油脂为原料，通过油脂的皂化工艺制造的，因此它的原料来源广泛、成本低廉，所以它的价格便宜，完全符合本组合的要求。

辅助剂——选择的是具有结构通式C_nH_2n+1-OH(n＝3～8)的一种混合脂肪醇——杂醇油。

杂醇油是一种脂肪醇混合物，也是一种极性物质，它具有降低液体界面张力，柔软界面并使界面易于弯曲的功能。另外它与主助剂同属直链脂肪族烃类结构，它与主助剂的匹配不仅能充分发挥各自的原有功能，而且还会发生叠加增强作用，杂醇油属于发酵工业生产中的一种付产品，所以价格便宜，符合本组合所要求的条件。

这样本发明水合燃油的油——水——主助剂——辅助剂结构模式具体内容就是：油、水、皂基(脂肪酸钠或钾)、杂醇油。

本水合燃油、油——水——主助剂——辅助剂结构模式的理论根据和技术原理：

1.稳定的体系结构及均一透明的外观。

油——水——主助剂——辅助剂体系在主助剂和辅助剂强力协调作用下，油—水的界面张力r迅速下降直至在r＝0左右恒定，此时已无分子内聚力束缚的水即以只由少数的几个分子聚成的微小珠滴甚至以单分子状态作均匀自由的扩散，并以20～10nm的小尺寸珠滴形式分散于油中，成为一种油包水(W/O)型溶液，这种分散过程是油——水——主助剂——辅助剂体系内部自动完成的，并不需要外力的作用，所以油——水——主助剂——辅助剂体系属于热运动稳定体系，这是一种无限稳定体系，只要体系的化学组成及物理状态不变，其稳定将继续下去。

由于水分散成的珠滴只有20～10nm。已经完全小于可见光的光波波长，所以这种油包水的油水混合溶液成为了一种全透明的清澈溶液。

2.优良的燃烧品质。

在油——水——主助剂——辅助剂结构模式中，水以20～10nm粒径的超微珠滴形式分散于油中，物理学研究表明，物质颗粒的尺寸减小时，其声、光、磁、热及化学特性会发生变化。由于物质小尺寸的化学效应，水的纳米珠滴中的原子距离比常规水分子的要大，相应地结合力性质由化学键(氢氧键或金属键)向范德华力转变，这种变化使水在燃烧产生的高温下即可裂解成为氢和氧。 氢是一种清洁的高能燃料其热值比汽油高三倍，达到34.000千卡/kg，而氧又是燃烧所必须的助燃剂。也就是说此时的水已由非燃物变成了一种高能清洁的燃料，这就使本水合燃油有了优良的燃烧品质。

3、经济实用性。

在油——水——主助剂——辅助剂组合体系中主助剂、辅助剂制造的原料都来自可再生资源，广泛易得而且它们的价格便宜，又都低于汽、煤、柴油的价格，特别是水更是一种可以忽略成本最经济易得的材料。所以油——水——主助剂——辅助剂组合的水合燃油其价格比汽、煤、柴油有更大幅度的降低，更经济实用。

本发明的水合燃油的油——水——皂基——杂醇油组合在具体应用上，不同的用途有不同的配比；

(1)水合燃油在作为车、船用发动机燃料时各组合成份的重量配比是。

油(汽、柴、煤)53～62份；水：15～20份；皂基：7～10份；杂醇油：16～17份。

各组份最佳配比是：油：56～60份，水：16～18份，皂基：8～9份，杂醇油：16～17份。

(2)水合燃油在作为一般燃料使用时各组合成份的重量配比是：

油(汽、柴、煤)39～50份，水22～30份，皂基11～13份，杂醇油17～18份。

各组份最佳配比是：油(汽、煤、柴)42～47份，水25～28份，皂基11～12份，杂醇油17～18份。

生产工艺流程见附图1。

具体生产操作过程为：

①将皂基粉碎成300目细粉置于锅中或其它容器内加热至50～60摄氏度下活化约30分钟备用。

②按计量将杂醇油加入汽油中混合，得M液体。

按计量将加工过的皂基加入水中稍作搅动(不需均匀)，得P液体。

③将M液体迅速全部倒入P液体再作搅拌或翻动，混合溶液将从混浊不透明状态很快作稠厚状乳白——半透明乳白至瞬间突然全清透明变化。最后所得的清澈透明溶液就是本发明的水合燃油。

本发明水合燃油的有益效果及优点：

一、本发明水合燃油中作为发动机燃料用的水合汽油(如例一配方)，在经过近两年的各类摩托车行驶试验，有如下效果：

1.本水合燃油完全适用于现行车辆的结构系统，使用本水合汽油无须更换车辆的任何部件，只须按照某些规则使用即可。例如<a>使用本水合汽油时首先须清卸干净油箱及管道中的传统汽油，因为残余的汽油会改变局部水合汽油组份已给定的配比。例如<b>由于本水合汽油含氧量大。所以它的气、油配比糸数相对于纯汽油的要小很多，故在调整怠速时，必须在关闭进气螺丝钉后再调整怠速。

2.本水合燃油具有较高的燃烧热值及混合汽热值。完全可以满足发动机的动力要求，且性质稳定。

3.使用本水合燃油的车辆启动容易，行驶平稳，加速灵敏，动力强劲，怠速状况良好。

4.本水合燃油行车耗油量比相应传统汽油低8～10％(质量)。

5.本水合燃油由于含水而净化了燃烧，燃烧清洁，大量的减少了有害气体的排放，能更好地改善环境污染。

二、节省了大量的宝贵石油资源。

在本水合燃油中、非汽、柴、燃油占总量近半，所以对这些传统燃油的节余量达将近50％。这将会使石油资源在地球的寿命大大的延长。

三、原料来原广泛易得，成品价格便宜。

本水合燃油占总量近50％的非传统油成份都来源于可再生物质，广泛易得无用尽之忧，而且这些组份的价格低于相应传统燃油的价格，特别是所占比例为15～30％的水，更是一种可以忽略成本的经济易得之物，所以本水合燃油有着很大的价格优势，其价格估算只是汽油的70％左右，这个巨大的价格优势对当今世界石油紧缺，油价疯狂飙升，经济动荡的非常局面，将会起到稳定作用。是汽、煤、柴油等传统燃料的理想替代燃料。

附图说明

图1为本发明的生产工艺流程图。

具体实施方式及实施例

一、生产车船发动机用的水合汽油

例1：

原料为：汽油5.9Kg，自来水1.7Kg，皂基(脂含量＞60％)0.8Kg，杂醇油——1.6Kg。得成品：10Kg。

操作：(常温常压下)

①将皂基粉碎成300目细粉置于锅中或其它容器内加热至50～60摄氏度下活化约30分钟备用。

②按计量将杂醇油加入汽油中混合，得M液体。

按计量将加工过的皂基加入水中稍作搅动(不需均匀)，得P液体。

③将M液体迅速全部倒入P液体再作搅拌或翻动，混合溶液将从混浊不透明状态很快作稠厚状乳白——半透明乳白至瞬间突然全清透明变化。最后所得的清澈透明溶液就是本发明的水合燃油。

例2：

原料为：汽油5.3Kg、自来水2.0Kg、皂基1.0Kg、杂醇油1.7Kg。

生产操作过程同例1。得成品：10Kg。

二、生产普通燃料使用的水合燃油

例3：

原料为：柴油5.0Kg、自来水2.2Kg、皂基1.1Kg、杂醇油1.7Kg。

生产操作过程同例1。得成品：10Kg。

例4：

原料为：柴油3.9Kg、自来水3.0Kg、皂基1.3Kg、杂醇油1.8Kg。

生产操作过程同例1。得成品：10Kg。

Claims (6)

1、一种汽、煤、柴油替代燃料水合燃油组合，其特征是由下列重量配比的油、水、皂基、杂醇油溶合而成的透明的油水混合液：

(1)作为车船用发动机燃料的配比

汽油或柴油及煤油：53～62份  水：15～20份

皂基7～10份  杂醇油16～17份；

(2)作为普通燃料用的配比：

柴油或煤油39～50份  水22～30份

皂基11～13份  杂醇油17～18份。

2、根据权利要求1所述的水合燃油组合，其特征是：这个组合是一种含水燃料，是一种油水能相混溶合的均一透明的溶液。

3、根据权利要求1所述的水合燃油组合，其特征是：这个组合由汽油或柴油、煤油、水、皂基、杂醇油组成。

4、根据权利要求1.3所述的水合燃油组合，其特征是：这个组合成份中的皂基的化学名称是硬脂酸钠或钾，分子式C₁₇H₃₅COONa(K)…，通式是

5、根据权利要求1.3所述的水合燃油组合，其特征是：这个组合成份中的杂醇油是一种主要由丙醇、丁醇、庚醇及异戌醇类脂肪醇组成的混合物，它的化学组成通式是C_nH_2n+1-OH，其中n＝3～8，属于碳数为3～8的一种混合醇。

6、根据权利要求1所述的水合燃油组合，其特征是：这个组合中的水是指干净清洁的水，如自来水、自然界的江河湖水、泉、溪、地下河及低盐度水，水的含量为15～30％。

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