TWI824230B - 甲醇添加劑、其製備方法及經改性之甲醇和用途 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
本發明係關於一種甲醇添加劑,其以甲醇添加劑之總體積計,包含:25-55 vol.% 動力促進劑;7-25 vol.% 甲醇熱值劑;1-15 vol.% 腐蝕抑制劑;1-15 vol.% 抗堵塞劑;及餘量為助溶劑。本發明另關於包含該甲醇添加劑及混溶調節劑之經改性之甲醇,經改性之甲醇具有不易出現分層、動力足、對金屬的腐蝕性小、對橡膠/塑膠零部件的溶脹性低、所排出之污染物濃度低等優點、應用彼等之內燃機於低溫狀態下更易啟動,尤其是經改性之甲醇之熱值可達8,000 kcal/kg或更高。
Description
本發明係關於改性甲醇之技術領域,尤其係關於可應用於動力設備或鍋爐設備的改性甲醇。
石油為不可再生之資源,其過度開發及使用,不僅造成生態危機,亦對環境造成嚴重污染,為解決前述問題,現有技術已提出使用甲醇替代汽、柴油內燃機(或為鍋爐燃燒)所需燃料。
甲醇原料易購、成本低廉、可大量生產,且具有類似於汽油之中等以下的毒性,為超潔淨燃燒、高潔淨排放之潛力燃料。甲醇(CH
3OH)為醇類中結構最簡單之化合物,其極性羥基(OH)於分子結構中佔有最高的比例,含氧量高達50%、自燃點460°C、汽化潛熱1100 MJ/kg、熱值4,650 kcal/kg、空燃比6.45。其空燃混合氣熱值雖比汽油稍低,但具有燃燒速度快、放熱快及熱效率高之特性,是以甲醇於使用時,毋需再添加三羥基甲基戊基錳、四乙基鉛、甲基第三丁基醚(MTBE)等高污染化合物。
由於汽油之熱值(9,800 MJ/kg)約為甲醇者(4,650 kcal/kg)二倍以上,未經改性之甲醇僅能以少量加入至汽、柴油中。然而目前用以改性甲醇的甲醇添加劑或經改性之甲醇一般存在以下問題:①與汽、柴油混合後長期儲存容易分層;②對金屬具腐蝕性;③會使橡膠/塑膠零部件產生溶脹;④無法適用於傳統內燃機之噴氣結構;⑤使用中容易出現氣阻;⑥在低溫狀態下內燃機不易啟動;以及⑦所產生之動力不足等。舉例言之,甲醇混合燃料在高溫下會產生膠質而引發內燃機內之積碳現象,積碳之存在會降低內燃機效率,最終導致內燃機故障及大量污染物排出。
是以,所屬技術領域仍存在改善甲醇所涉互溶性問題、動力不足問題、遇水分層問題、及腐蝕/溶脹問題之甲醇添加劑,以及可作為潔淨燃料之高熱值改性甲醇。
為達成以上目的,本發明採用如下之技術方案:
本發明首先關於一種甲醇添加劑,其以甲醇添加劑之總體積計,包含:25-55 vol.% 動力促進劑;7-25 vol.% 甲醇熱值劑;1-15 vol.% 腐蝕抑制劑;1-15 vol.% 抗堵塞劑;及餘量為助溶劑。
本發明之甲醇添加劑可包含:以總體積計,25-55 vol.% 動力促進劑;7-25 vol.% 甲醇熱值劑;1-15 vol.% 腐蝕抑制劑;1-15 vol.% 抗堵塞劑;10-30 vol.% 乳化劑;及餘量為助溶劑。
本發明之甲醇添加劑可包含:以總體積計,25-55 vol.% 動力促進劑;7-25 vol.% 甲醇熱值劑;1-15 vol.% 腐蝕抑制劑;1-15 vol.% 抗堵塞劑;1-10 vol.% 改性劑;及餘量為助溶劑。
本發明之甲醇添加劑可包含:以總體積計,25-55 vol.% 動力促進劑;7-25 vol.% 甲醇熱值劑;1-15 vol.% 腐蝕抑制劑;1-15 vol.% 抗堵塞劑;10-30vol.% 乳化劑;1-10 vol.% 改性劑;及餘量為助溶劑。
本發明另關於一種經本文所述甲醇添加劑所改性之甲醇,其包含本發明之甲醇添加劑及甲醇。
本發明之甲醇添加劑得以使經改性甲醇具有以下優點之至少一者,較佳具有以下之優點:
甲醇含量高;
不易出現分層:甲醇添加劑之個別成分具備協同作用,可防止甲醇混合燃料於儲存時發生分層現象;
動力足:甲醇添加劑可提甲醇之熱值並增強動力,且使所配製出的改性甲醇之主要指標達到(甚至優於)市售之汽、柴油者;
對金屬的腐蝕性小;
對橡膠/塑膠零部件的溶脹性低;
所排出之污染物濃度低:甲醇添加劑有助改性甲醇互溶成油包甲醇之微滴結構,使燃燒時的有害排放物CO、NO
x、SO
x含量明顯降低,對環境友好
使所應用之內燃機於低溫狀態下更易啟動,提高甲醇混合燃料的低溫性能,從而改善內燃機冷啟動之問題。
本發明另關於一種製備如本文所述之甲醇添加劑之方法,其包含在常溫常壓下,將動力促進劑、腐蝕抑制劑、甲醇熱值劑、及抗堵塞劑混合形成中間混合物;再將助溶劑與中間混合物混合。
製備如本文所述之甲醇添加劑之方法,其可包含在常溫常壓下,將動力促進劑、腐蝕抑制劑、甲醇熱值劑、抗堵塞劑、及乳化劑混合形成中間混合物;再將助溶劑與中間混合物混合。
製備如本文所述之甲醇添加劑之方法,其可包含在常溫常壓下,將動力促進劑、腐蝕抑制劑、甲醇熱值劑、及抗堵塞劑混合形成中間混合物;再將助溶劑及改性劑與中間混合物混合。
製備如本文所述之甲醇添加劑之方法,其可包含在常溫常壓下,將動力促進劑、腐蝕抑制劑、甲醇熱值劑、抗堵塞劑、及乳化劑混合形成中間混合物;再將助溶劑及改性劑與中間混合物混合。
本發明另關於一種如本文所述之甲醇添加劑之用途,其係作為內燃機或鍋爐之燃料,任何適用於市售汽、柴油之內燃機或鍋爐亦適用於本發明,例如但不限於:汽、機車之內燃機、船舶之內燃機或發電機之內燃機等。
以下透過實施方式對本發明進行進一步的具體描述。應瞭解,在本說明書中描述及說明之各個實施例為非限制性且非詳盡的。因此,本發明未必受限於對本說明書中所揭示之各個非限制性且非詳盡性實施例的描述。與各個實施例結合說明及/或描述之特徵及特性可與其他實施例之特徵及特性組合。此等修改及變型意欲包括在本說明書之範疇內。因此,可修改申請專利範圍以敘述明確或固有地描述於本說明書中或以其他方式明確固有地由本說明書支持之任何特徵或特性。此外,申請人保留修改申請專利範圍以肯定地放棄可能存在於先前技術中之特徵或特性的權利。本說明書中所揭示及描述之各個實施例可包含以下、由以下組成或基本上由以下組成:本說明書中以不同方式描述之特徵及特性。
在本說明書及申請專利範圍中所使用的表達含量、比例、物理特徵等之所有數字應理解為在所有情況下經術語「約」修飾。因此,除非有相反指示,否則在以下說明書及申請專利範圍中所闡述之數值可視本發明設法獲得之及/或所需特性而變化。至少,且不試圖將等效原則之應用限制於申請專利範圍之範圍,各數值參數至少應根據所揭露之有效數位的數目且藉由應用一般捨入技術來解釋。
此外,在本說明書中所述之任何數值範圍均意欲包括所述範圍內包含之相同數值精度的所有子範圍。舉例而言,範圍「1.0至10.0」意欲包括在所述最小值1.0與所述最大值10.0之間(且包括該最小值及該最大值)的所有子範圍,亦即其具有等於或大於1.0之最小值及等於或小於10.0之最大值,諸如2.4至7.6。本說明書中所述之任何最大數值極限均意欲包括其中包含之所有較低數值極限,且本說明書中所述之任何最小數值極限均意欲包括其中包含之所有較高數值極限。因此,申請人保留修正本說明書(包括申請專利範圍)以明確敘述本文明確敘述之範圍內包含之任何子範圍的權利。所有此等範圍均意欲固有地描述於本說明書中。
除非另外指示,否則本文所鑒別之任何專利、公開案或其他揭示材料均以引用的方式全文併入本說明書中,但僅至所併入之材料不會與本說明書中明確闡述之現存描述、定義、陳述或其他揭示材料抵觸之程度。因此,且至必需之程度,如本說明書所述之明確揭示內容取代以引用的方式併入本文中之任何抵觸材料。據稱以引用的方式併入本說明書中,但與本文所述之現存定義、陳述或其他揭示材料抵觸之任何材料或其部分均僅以在該併入材料與現存揭示材料之間不產生抵觸之程度併入。申請人保留修改本說明書以明確敘述以引用的方式併入本文中之任何主題或其部分的權利。
如前所述,達成所述技術效果之甲醇添加劑必要成分包含:動力促進劑、甲醇熱值劑、腐蝕抑制劑、抗堵塞劑及助溶劑;以下就各成分之定義、功能、例舉之化合物、用量及使用方式等說明如下:
動力促進劑
動力促進劑係用以提高甲醇之辛烷值並具清潔內燃機之功能,其能使經改性之甲醇充分燃燒,提高內燃機熱效率、增強動力、增加機動車輛行程、節約燃油,並可替代無鉛汽油中所用之MTBE致癌物,減少有毒氣體的形成和排放。
甲醇的閃點低(11-12°C),與柴油的閃點(55°C)相差甚遠,若甲醇與柴油混配,則低閃點的甲醇會於低溫下即會著火,致使內燃機不穩定。此外,柴油的十六烷值要求在45至49,甲醇與柴油混合後會降低十六烷值,減弱爆發力。是以,為改進改性甲醇的著火性能,在一些態樣中,本發明使用硝酸鹽或有機硝酸酯類化合物作為動力促進劑,合適之硝酸鹽例如但不限於:硝酸鉀、硝酸鈉,較佳為硝酸鉀;合適之有機硝酸酯類化合物例如硝酸環己酯、硝酸異辛酯、硝酸正乙酯、一縮二乙二醇二硝酸酯、二縮三乙二醇二硝酸酯等;較佳者為硝酸異辛酯,其有效提高甲醇/柴油混合燃料之十六烷值外,亦可以改善燃燒性能、縮短著火時間。
甲醇的飽和蒸汽壓為32 kPa,較汽油者(55-103 kPa)為低,但甲醇/汽油混合燃料之飽和蒸汽壓,並非隨甲醇含量之增加而降低,蓋甲醇係與汽油中之輕組分形成低沸點共沸物之故,因此甲醇/汽油混合燃料的飽和蒸汽壓通常超過汽油之要求。在一些態樣中,可使用二乙丙烯丁苯醚作為動力促進劑,以使經改性之甲醇於高溫下不會產生氣阻現象。
甲醇之燃點係+12°C,而汽油之燃點係-12°C,致使應用甲醇/汽油混合燃料之內燃機,於低溫狀態下,具有冷啟動不易之問題。在一些態樣中,本發明使用醚、酮或有機酸作為動力促進劑,以克服內燃機冷啟動困難之問題及達到增壓與閃點調節的功效。合適之醚例如但不限於:二異丙醚或甲基第三丁基醚;合適之酮例如但不限於:丙酮、丁酮或環己酮;合適之有機酸例如但不限於:異辛酸。
在一些態樣中,本發明使用無機化合物:二茂鐵、氟化鐵、過氧化氫、異丙基過氧化氫、第三丁基過氧化氫、過氧乙酸、高錳酸鉀、硝酸鉀作為動力促進劑,以促進燃料完全燃燒及釋放最大的燃料能量。前述物質在內燃機運轉溫度下,能發生劇烈氧化、分解催化之效果,致使經改性之甲醇易被火花點火,且燃燒經改性之甲醇時可產生大量烴遊離基,使氧化速度加快,從而使燃料完全燃燒、消除煙塵、減少噴嘴積碳、疏通管路、提高火焰清晰度,使經改性之甲醇得到充分利用,達到節油、降低有害物質排放之功效。
在一些態樣中,碳酸二甲酯亦可作為本發明之動力促進劑,碳酸二甲酯於常溫時下為一種無色透明、略有氣味、微甜的液體,熔點4°C,沸點90.1°C,密度1.069 g/cm
3,難溶於水,但可以與醇、醚、酮等幾乎所有的有機溶劑混溶。碳酸二甲酯在常壓下和甲醇共沸,共沸溫度63.8°C。是以,碳酸二甲酯不僅可作為適用於本發明之助溶劑,其亦可提高改性甲醇之辛烷值及含氧量,進而提高抗爆性。
在一些態樣中,異丙醇、異丁醇或第三丁醇亦可作為本發明之動力促進劑,以助燃、增強改性甲醇之爆發力,提高改性甲醇的燃燒熱,減少燃燒時的積碳。異丙醇、異丁醇或第三丁醇較佳可與碳酸二甲酯組合使用,以大幅提高改性甲醇的十六烷值。
在一些態樣中,油酸亦可作為本發明之動力促進劑,油酸(CH
3(CH
2)
7CH=CH(CH
2)
7COOH)為不飽和脂肪酸,不溶於水;於本發明中,含量較低之油酸係作為助溶劑,主要作用係協同下文所述之乳化劑以使甲醇產生微乳化效果,並使甲醇添加劑中之其它組分更均勻地分散於混合物中,達到提升燃燒效率之目的;含量較高之油酸,係用以提高改性甲醇之燃燒熱。
在一些態樣中,常用之MTBE亦可作為本發明之動力促進劑,以提高辛烷值及改善抗爆能力。
在一些態樣中,二甲苯或樟腦可作為本發明之動力促進劑,以提高燃燒效率。
以甲醇添加劑之整體計,動力促進劑之含量可為25-55 vol.%,例如但不限於:25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54或55 vol.%,較佳為30-50 vol.%,尤佳為34-47 vol.%。
本發明之甲醇添加劑可包含一或多種,例如但不限於一、二、三、四、五、六、七、八、九或十種動力促進劑,例如但不限於:醇、有機酸及碳酸二甲酯,或酮、醇、有機酸、硝酸鹽、有機硝酸酯類化合物、金屬鹽化合物、過氧化氫及碳酸二甲酯,較佳包含四種以上之動力促進劑,尤佳包含八種以上之動力促進劑,例如但不限於:丙酮、丁酮、異丙醇、正丁醇、異丁醇、碳酸二甲酯、硝酸異辛酯及二茂鐵,以及視需要第三丁醇、異辛酸、二異丙醚、甲基第三丁基醚、氟化鐵、硝酸鉀或35% 過氧化氫。當使用二種或以上之動力促進劑時,以甲醇添加劑之整體計,各動力促進劑成分之含量可為30 vol.%或更低,例如但不限於:2、4、5、6、8、10、12、14、15、16、18、20、22、24、25、26、28或30 vol.%
甲醇熱值劑
如前所述,甲醇之熱值遠低於汽油者,是以已知之改性甲醇常具有動力不足之問題。在一些態樣中,本發明使用C
1-C
12直鏈或支鏈烷、醚、篦麻油、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、四氫呋喃、四氫吡喃、8-羥基喹啉、聚異丁烯或其混合物作為甲醇熱值劑,以提高改性甲醇之熱值,並調整沸點、增加蒸發量及增加氣化,提高使用效率,且燃燒產物對環境無污染。合適之C
1-C
12直鏈或支鏈烷例如但不限於:甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、二甲氧基乙烷、丁基環己烷;合適之醚例如但不限於:乙醚或石油醚。在一些態樣中,乙醚可與聚異丁烯一起添加,乙醚對聚異丁烯之體積比可為20至30,例如但不限於:20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30。
以甲醇添加劑之整體計,甲醇熱值劑之含量可為7-25 vol.%,例如但不限於:7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24或25 vol.%,較佳為10-23 vol.%,尤佳為13-20 vol.%。
本發明之甲醇添加劑可包含一或多種,例如但不限於一、二、三、四、五、六、七、八、九或十種甲醇熱值劑,例如但不限於:醚及四氫呋喃,或C
1-C
12直鏈或支鏈烷、醚及四氫呋喃;較佳包含二種以上之甲醇熱值劑,尤佳包含五種以上之甲醇熱值劑,例如但不限於:正己烷、辛烷、石油醚、篦麻油、四氫呋喃,以及視需要乙醚、聚異丁烯與乙醚混合物、N,N-二甲基甲醯胺或N,N-二甲基乙醯胺。當使用二種或以上之甲醇熱值劑時,以甲醇添加劑之整體計,各甲醇熱值劑成分之含量可為15 vol.%或更低,例如但不限於:1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15 vol.%。
腐蝕抑制劑
甲醇具有強腐蝕性為眾所皆知之問題;此外甲醇具吸水性,其於儲存過程易受空氣氧化或細菌發酵影響。本發明所用之腐蝕抑制劑,係用於調和甲醇對金屬之腐蝕力,以及調和甲醇對橡膠/塑膠之溶脹性,且具有油溶性好、還原性強之特點。
適用於本發明之腐蝕抑制劑例如但不限於:乙酸乙酯、三乙醇胺、N-苯基-α-萘胺(T531)、亞乙基二膦酸、三乙酸甘油酯、六亞甲基四胺、苯三唑類(例如T406:苯三唑十八胺鹽、TTAS:甲基苯並三氮唑鈉鹽、甲基苯並三氮唑、N-壬基氧甲基苯三唑)、噻二唑類(例如T561:2,5-雙[烷基二硫代]噻二唑)、硫磷型二烷基二硫代磷酸鋅(ZDDP)、T504:硫化烷基酚等。
腐蝕抑制劑亦可包括以下一或多種組合:胺型腐蝕抑制劑(例如N-苯基-α-萘胺或辛基/丁基混合烷基取代的二苯胺);酚型腐蝕抑制劑,例如Τ501:2,6-二第三丁基對甲酚、2,6-二第三丁基酚、2,4-二甲基-6-第三丁基酚、Τ502:混合型液體遮罩酚,Τ5114,4:亞甲基雙(2,6-二第三丁基酚)、Τ512:酚酯型腐蝕抑制劑等;酚胺型腐蝕抑制劑,例如2,6-二第三丁基-α-二甲胺基對甲酚;硫磷型抗氧抗腐蝕劑以及二烷基二硫代氨基甲酸鹽。
甲醇對於橡膠/塑膠等內燃機零部件具有溶脹及龜裂作用,加快材料的老化。腐蝕抑制劑亦可減少甲醇對橡膠零部件的溶脹,減緩材料的老化。
具有優良的抗磨損性能、抗氧化能力和防腐蝕性能功效之腐蝕抑制劑例如但不限於:2,6-二甲基嗎啉、2,6‑二第三丁基苯酚、磷酸三(2-氯乙基)酯、N-乙基嗎啉、過氧化二異丙苯、2,4,6-三氯異氰酸苯酯、二丁基二硫代氨基甲酸鈉、硬脂酸、正己醇、醋酸丁酯。
以甲醇添加劑之整體計,腐蝕抑制劑之含量可為1-15 vol.%,例如但不限於:1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15 vol.%,較佳為3-12 vol.%,尤佳為5-10 vol.%。
本發明之甲醇添加劑可包含一或多種,例如但不限於一、二、三、四、五、六、七、八、九或十種腐蝕抑制劑,例如但不限於:乙酸乙酯及2,6-二第三丁基苯酚,或C
1-C
12直鏈或支鏈烷、醚及四氫呋喃;較佳包含二種以上之腐蝕抑制劑,尤佳包含四種以上之腐蝕抑制劑,例如但不限於:乙酸乙酯、三乙醇胺、2,6-二第三丁基苯酚、甲基苯並三氮唑,以及視需要2,6-二甲基嗎啉或N-苯基-α-萘胺(T531)。當使用二種或以上之腐蝕抑制劑時,以甲醇添加劑之整體計,各腐蝕抑制劑成分之含量可為10 vol.%或更低,例如但不限於:1、2、3、4、5、6、7、8、9或10 vol.%。
抗堵塞劑
本發明所用之抗堵塞劑之功能在於抑制燃料噴嘴、進氣閥及燃燒室的沈積物生成,抗堵塞劑不但自身不生成沈積物,更能清除原有內燃機燃燒室形成的沈積物。
適用於本發明之抗堵塞劑例如但不限於:聚醚胺、N,N'-二亞水楊丙二胺、酯肪醇聚氧乙烯醚、苯甲醇、或烏洛托品。聚醚胺是一類主鏈為聚醚結構,末端活性官能團為胺基的聚合物。藉由選擇不同的聚氧化烷基結構,可調節聚醚胺的反應活性、韌性、黏度以及親水性等一系列性能,而胺基提供給聚醚胺與多種化合物反應的可能性。其特殊的分子結構賦予了聚醚胺優異的綜合性能,具有優良的清淨、分散、緩蝕及抗氧性能。
以甲醇添加劑之整體計,抗堵塞劑之含量可為1-15 vol.%,例如但不限於:1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15 vol.%,較佳為3-12 vol.%,尤佳為5-10 vol.%。
本發明之甲醇添加劑可包含一或多種,例如但不限於一、二、三、四、五、六、七、八、九或十種抗堵塞劑,例如但不限於:聚醚胺及烏洛托品,或聚醚胺、酯肪醇聚氧乙烯醚及烏洛托品;較佳包含二種以上之抗堵塞劑,尤佳包含三種以上之抗堵塞劑,例如但不限於:聚醚胺、酯肪醇聚氧乙烯醚、烏洛托品,以及視需要苯甲醇或N,N'-二亞水楊丙二胺。當使用二種或以上之抗堵塞劑時,以甲醇添加劑之整體計,各抗堵塞劑成分之含量可為7.5 vol.%或更低,例如但不限於:0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7或7.5 vol.%。
助溶劑
甲醇之羥基(OH)於分子中佔有相當大之比例,為極性材料,只能與其他極性成分混溶,如欲使甲醇與其他非極性成分(如汽、柴油)穩定融合,而且不改變其燃燒特性,必須使用合適之助溶劑,以解決甲醇與非極性成分之分層相溶性問題,並同時提高甲醇混合燃料的低溫性能,改善燃燒效果、內燃機冷啟動,降低所排出的一氧化碳和氮氧化合物濃度,提高抗震防爆、抑制飽和蒸汽壓,解決高溫氣阻問題。
適用於本發明之助溶劑可具有以下特點:熔點低、流動性好、不破壞乳化體系、無腐蝕性等。在一些情況下,當助溶劑之閃點、辛烷值或十六烷值比較高時,製備製得之甲醇添加劑具有良好效果。
適用於本發明之助溶劑並無特別限制,例如但不限於:醇類溶劑、醚類溶劑、醇醚類溶劑、醛類溶劑、酮類溶劑、酯類溶劑、苯類溶劑、油酸、蓖麻油或其混合物。醇類溶劑包括甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、第三丁醇、正戊醇、異戊醇、正己醇、異己醇、正庚醇、異庚醇、正辛醇、異辛醇、聚乙二醇以及其他醇類化合物,較佳為C
1-C
20醇,尤佳為異丙醇、正丁醇或異丁醇;醚類溶劑包括乙醚、第三丁基甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇單丁醚、以及其他醚類化合物,較佳為乙二醇單丁醚;醇醚類溶劑包括丙二醇甲醚、乙二醇乙醚以及其他醇醚類化合物,較佳為乙二醇單丁醚;醛類溶劑包括三聚甲醛以及其他醛類化合物;酮類溶劑包括丙酮、丁酮、戊酮、己酮、庚酮、辛酮、環丙酮、環丁酮、環戊酮、環己酮、環庚酮、環辛酮以及其他酮類化合物;酯類溶劑包括乙酸乙酯、碳酸二甲酯、原碳酸四甲酯、原甲酸三乙酯以及其他酯類化合物;苯類溶劑包括甲苯、二甲苯以及其他苯類化合物。
於本發明之甲醇添加劑中,助溶劑之含量為其他成分之剩餘含量,較佳以甲醇添加劑之整體計15-40 vol.%,例如但不限於:15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39或40 vol.%,更佳20-37 vol.%,尤佳24-33 vol.%。
本發明之甲醇添加劑可包含一或多種,例如但不限於一、二、三、四、五、六、七、八、九或十種助溶劑,例如但不限於:醇類溶劑、醚類溶劑及油酸,較佳包含三種以上之助溶劑,尤佳包含五種以上之助溶劑,例如但不限於:環己酮、正丙醇、異辛醇、乙二醇單丁醚、油酸,以及視需要乙醇、正戊醇、乙醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、聚乙二醇、三聚甲醛或二甲苯。當使用二種或以上之助溶劑時,以甲醇添加劑之整體計,各助溶劑成分之含量可為22 vol.%或更低,例如但不限於:1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21或22 vol.%。
乳化劑
由於極性甲醇與非極性之汽、柴油互不相溶,縱使使用助溶劑混溶甲醇及汽、柴油,一旦微量水分摻入(甲醇極易吸收空氣中的水分),仍會引起乳化分層。為改善乳化分層問題,可視情況於本發明之甲醇添加劑中加入乳化劑,乳化劑之作用係使甲醇與小極性的溶劑形成均勻的乳化液。
任何已知之乳化劑均適用於本發明,較佳為十四酸異丙酯(肉荳蔻酸異丙酯)、司班系列(Span)乳化劑、吐溫系列(TWEEN)乳化劑或彼等之組合。司班乳化劑為失水山梨醇與高級脂肪酸縮合形成的酯,溶於甲醇,親水親油平衡值(HLB)4.7,是一種理想的w/o型乳化劑,具有很強的乳化、分散、潤滑作用,可與各類乳化劑混用,尤其與吐溫乳化劑搭配使用的效果更佳,較佳之乳化劑為司班80(SP-80)。吐溫乳化劑為司班和環氧乙烷的縮合物(聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯),可分為TWEEN-20、TWEEN-40、WEEN-60、TWEEN-80等多種類別,較佳為TWEEN-80,尤佳為與司班系列乳化劑搭配使用,例如但不限於:SP-80與TWEEN-80之組合。
乳化劑亦可進一步提高改性甲醇之閃點。如前所述,閃點係改性甲醇之關鍵性質之一,由甲醇的閃點低,要使改性甲醇達到市售柴油的閃點要求,可使用前文所述之動力促進劑提升足夠的閃點;亦可選用乳化劑。咸信甲醇-柴油之微結構理想應為完全油包水型的微乳液(其即需要乳化劑之作用下達到理想乳化),如欲進一步提高閃點,則需要在甲醇添加劑中增強油包水型合體作用,以提高閃點。若選用具有較強分子內或者分子間氫鍵之物質,分子之間或者分子內的相互作用亦可間接提高改性甲醇之閃點。
以甲醇添加劑之整體計,乳化劑之含量可為10-30 vol.%,例如但不限於:10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30 vol.%,較佳為13-28 vol.%,尤佳為15-25 vol.%。
如前所述,本發明之甲醇添加劑可包含一或多種,例如但不限於一、二、三、四、五、六、七、八、九或十種乳化劑,例如但不限於:十四酸異丙酯(肉荳蔻酸異丙酯)、SP-80與TWEEN-80之組合;較佳包含二種以上之乳化劑。當使用二種或以上之乳化劑時,以甲醇添加劑之整體計,各乳化劑成分之含量可為17 vol.%或更低,例如但不限於:1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16或17 vol.%。
改性劑
本發明之甲醇添加劑可視情況包含以下包含一或多種,例如但不限於一、二、三、四、五、六、七、八、九或十種改性劑:
碳酸氫鈉及/或氫氧化鈉:若欲將本發明之甲醇添加劑與柴油併同使用,由於柴油含硫量較高,可使用碳酸氫鈉及/或氫氧化鈉,以使經改性之甲醇具有足夠的鹼性,以中和燃燒後所產生之酸性物質。
以甲醇添加劑之整體計,碳酸氫鈉之含量可為0.01-0.4 vol.%,較佳為0.05-0.3 vol.%,尤佳為0.1- 0.2 vol.%。氫氧化鈉之含量可為0.1-18 vol.%,較佳為0.5-15 vol.%,尤佳為1-12 vol.%。
環己胺:其可有效降低煙度,促進改性甲醇之完全燃燒,降低有害物質排放;環己酮之含量可為0.1-10 vol.%,較佳為0.5-5 vol.%,尤佳為1-3 vol.%。
甘油:其可作為防凍劑;以甲醇添加劑之整體計,甘油之含量可為0.01-1.5 vol.%,較佳為0.1-1.3 vol.%,尤佳為0.3-1.1 vol.%。
樟腦:其可作為除味劑。在一些實施例中,其樟腦與乙醇以體積比樟腦:乙醇=1:5之方式配置成樟腦液;以甲醇添加劑之整體計,前述樟腦液之含量可為0.1-18 vol.%,較佳為0.5-15 vol.%,尤佳為1-12 vol.%。
醋酸:其可作為除味劑,並同時促進燃燒;以甲醇添加劑之整體計,醋酸之含量可為0.01-2 vol.%,較佳為0.05-1.5 vol.%,尤佳為0.1-1 vol.%。
以甲醇添加劑之整體計,改性劑之總含量可為1-10 vol.%,例如但不限於:1、2、3、4、5、6、7、8、9或10 vol.%,較佳為2-8 vol.%,尤佳為3-7 vol.%。
改性甲醇
本發明甲醇添加劑係用以提供經改性之甲醇,以作為內燃機或鍋爐之理想替代品,利用本發明甲醇添加劑所改性之甲醇,可以與市售汽、柴油穩定互溶成為甲醇混合燃料。需留意者,雖然本發明之改性甲醇可不添加汽、柴油,在一些實施態樣中,本發明之改性甲醇之性質與市售汽柴油實質上並無明顯區別。
適用於本發明甲醇添加劑之甲醇之純度為95%或更高,例如但不限於:95%、96%、97%、98%或99%;較佳為97.5%或更高,例如但不限於:97.5%、98%、98.5%、99%或99.5;尤佳為99%或更高,例如但不限於:99%、99.1%、99.2%、99.3%、99.4%、99.5%、99.6%、99.7%、99.8%或99.9%。適用於本發明之甲醇可經由煤、焦炭製備;適用於本發明之甲醇可經由天然氣製備;適用於本發明之甲醇可經由石腦油/重油製備;適用於本發明之甲醇可經由聯醇製備。
甲醇添加劑與甲醇之體積混合比可為甲醇添加劑:甲醇=15:85至1:99,例如但不限於15:85、14:86、13:87、12:88、11:89、10:90、9:91、8:92、7:93、6:94、5:95、4:96、3:97、2:98或1:99;較佳甲醇添加劑:甲醇=10:90至1:99,尤佳甲醇添加劑:甲醇=5:95至1:99。
如前所述,甲醇之熱值僅4,650 kcal/kg,在未經添加其他燃油(如市售汽、柴油)的情況下,單純使用本發明甲醇添加劑(不含如汽、柴油之其他燃油)已可改善甲醇之熱值至5,200 kcal/kg或更高;較佳5,600 kcal/kg或更高;尤佳6,000 kcal/kg或更高。
汽、柴油
本發明之改性甲醇可視需要另外添加如汽、柴油之其他燃油,以依最終應用之需求進一步調整改性甲醇之熱值至6,000 kcal/kg或更高;較佳6500 kcal/kg或更高;尤佳7,000 kcal/kg或更高。
基於甲醇之體積計,汽、柴油之添加量為30 vol.%或更低,例如但不限於:5、10、15、20、25或30 vol.%;較佳為20 vol.%或更低,例如但不限於:2、4、5、6、8、10、12、14、15、16、18或20 vol.%;尤佳為10 vol.% 或更低,例如但不限於:1、2、3、4、5、6、7、8、9或10 vol.%。汽、柴油添加量之範圍可為以上數值之任意組合,例如:1-30 vol.%、3-20 vol.%或6-10 vol.%。
若使用柴油,則可視需要添加聚甲氧基二甲醚,以改善十六烷值、易於點火。基於柴油之體積計,聚甲氧基二甲醚可為0.1至30 vol.%,例如但不限於:0.1、0.5、1、2、4、5、6、8、10、12、14、15、16、18、20、22、24、25、26、28或30 vol.%,較佳為1-25 vol.%,尤佳為5-20 vol.%。
混溶調節劑
本發明之改性甲醇可視需要另外添加混溶調節劑,以依最終應用之需求進一步調整改性甲醇之熱值至8,000 kcal/kg或更高;在一些實施例中,改性甲醇之熱值可調整至9,500 kcal/kg或更高;在一些實施例中,改性甲醇之熱值可調整至10,500 kcal/kg或更高。
適用於本發明之混溶調節劑可包含高碳醇(C
7-C
20醇)、界面活性劑及C
1-C
12直鏈或支鏈烷。適用之界面活性劑,例如但不限於具有親水性側鏈的分子之乙氧基化物、多元醇或其組合,親水性側鏈可包括聚氧化乙烯側鏈或聚乙烯和聚氧化乙烯側鏈之組合,例如但不限於:壬苯醇醚-9(Nonoxynol-9)或聚乙二醇辛基苯基醚(Triton-X-100)。適用之C
1-C
12直鏈或支鏈烷,例如但不限於:甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷或辛烷等。
基於混溶調節劑之整體計,界面活性劑之含量為1-20 vol.%,例如但不限於:1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20 vol.%,較佳為2-17 vol.%,尤佳為3-14 vol.%。
基於混溶調節劑之整體計,C
1-C
12直鏈或支鏈烷之含量為1-10 vol.%,例如但不限於:1、2、3、4、5、6、7、8、9或10 vol.%,較佳為2-9 vol.%,尤佳為4-8 vol.%。
高碳醇(C
7-C
20醇)為混溶調節劑之餘量,基於混溶調節劑之整體計,其含量可為70-98 vol.%,例如但不限於:70、72、74、75、76、78、80、82、84、85、86、88、90、92、94、95、96或98 vol.%,較佳為74-96 vol.%,尤佳為78-93 vol.%
基於改性甲醇之整體計,混溶調節劑整體之含量係40 vol.%或更低,例如但不限於:0.1、0.5、1、2、4、5、6、8、10、12、14、15、16、18、20、22、24、25、26、28、30、32、34、35、36、38或40 vol.%;較佳為35 vol.%或更低;尤佳為30 vol.%或更低。
製備方法
製備本發明之甲醇添加劑之方法包含:在常溫常壓下,將前文所述之動力促進劑、腐蝕抑制劑、甲醇熱值劑、抗堵塞劑、及視需要乳化劑混合形成中間混合物;再將助溶劑及視需要改性劑與中間混合物混合。
本發明之製備方法有利於將甲醇添加劑之各成分混合互溶,同時防止所有組分同時混合時反應產生副產物,影響添加劑的使用效果。本發明的加料方式有效地避免單次投料所衍生效能不佳之問題,可使本發明之甲醇添加劑形成理想的油包水型微滴結構。
本發明製備方法所涉之混合方法可為任何已知之混合方法,例如但不限於:旋轉式攪拌、週期性或切角隨機的剪切式攪拌、磁激共振混合以及負壓(<25Mpa)助混聚等。
本發明之製備方法較佳可於室溫下進行(25°C)毋須再加溫助溶。
實例
以下透過甲醇添加劑之實施例進一步說明本發明之效果:
實施例1:甲醇添加劑之製備
在常溫常壓下,充分混合以下各樣品所列成分,以製備甲醇添加劑樣品1-10:
實施例2:改性甲醇之製備
樣品1 | ||
編號 | 成分 | 含量 (vol%) |
1 | 異丙醇 | 38 |
2 | 辛烷 | 3 |
3 | 篦麻油 | 4 |
4 | 石油醚 | 5 |
5 | 四氫呋喃 | 4 |
6 | 正己烷 | 3 |
7 | 三乙醇胺 | 7 |
8 | 酯肪醇聚氧乙烯醚 | 8 |
9 | 環己酮 | 28 |
Σ | 100 |
樣品2 | ||
編號 | 成分 | 含量 (vol%) |
1 | 碳酸二甲酯 | 36 |
2 | 辛烷 | 20 |
3 | 三乙醇胺 | 2 |
4 | 乙酸乙酯 | 3 |
5 | 甲基苯並三氮唑 | 2 |
6 | 2,6-二第三丁基苯酚 | 2 |
7 | 烏洛托品 | 6 |
9 | 油酸 | 29 |
Σ | 100 |
樣品3 | ||
編號 | 成分 | 含量 (vol%) |
1 | 正丁醇 | 44 |
2 | 篦麻油 | 14 |
3 | 乙酸乙酯 | 5 |
4 | 酯肪醇聚氧乙烯醚 | 2 |
5 | 烏洛托品 | 4 |
6 | 聚醚胺 | 3 |
9 | 正丙醇 | 28 |
Σ | 100 |
樣品4 | ||
編號 | 成分 | 含量 (vol%) |
1 | 異丁醇 | 40 |
2 | 石油醚 | 17 |
3 | 甲基苯並三氮唑 | 9 |
4 | 聚醚胺 | 7 |
5 | 環己酮 | 5 |
6 | 油酸 | 4 |
7 | 正丙醇 | 7 |
8 | 異辛醇 | 6 |
9 | 乙二醇單丁醚 | 5 |
Σ | 100 |
樣品5 | ||
編號 | 成分 | 含量 (vol%) |
1 | 異丙醇 | 3 |
2 | 碳酸二甲酯 | 4 |
3 | 正丁醇 | 6 |
4 | 異丁醇 | 5 |
5 | 硝酸異辛酯 | 4 |
6 | 二茂鐵 | 6 |
7 | 丙酮 | 5 |
8 | 丁酮 | 5 |
9 | 正丁醇 | 7 |
10 | 四氫呋喃 | 15 |
11 | 2,6-二第三丁基苯酚 | 6 |
12 | 酯肪醇聚氧乙烯醚 | 5 |
13 | 異辛醇 | 29 |
Σ | 100 |
樣品6 | ||
編號 | 成分 | 含量 (vol%) |
1 | 異丙醇 | 3 |
2 | 碳酸二甲酯 | 3 |
3 | 正丁醇 | 4 |
4 | 異丁醇 | 5 |
5 | 硝酸異辛酯 | 5 |
6 | 二茂鐵 | 6 |
7 | 丙酮 | 8 |
8 | 丁酮 | 2 |
9 | 正丁醇 | 3 |
10 | 異辛酸 | 5 |
11 | 第三丁醇 | 3 |
12 | 正己烷 | 13 |
13 | 2,6-二第三丁基苯酚 | 2 |
14 | 烏洛托品 | 5 |
15 | 乙二醇單丁醚 | 33 |
Σ | 100 |
樣品7 | ||
編號 | 成分 | 含量 (vol%) |
1 | 二茂鐵 | 36 |
2 | 辛烷 | 2 |
3 | 篦麻油 | 4 |
4 | 石油醚 | 2 |
5 | 四氫呋喃 | 3 |
6 | 正己烷 | 2 |
7 | 乙醚 | 3 |
8 | N,N-二甲基甲醯胺 | 4 |
9 | 甲基苯並三氮唑 | 8 |
10 | 聚醚胺 | 7 |
11 | 環己酮 | 29 |
Σ | 100 |
樣品8 | ||
編號 | 成分 | 含量 (vol%) |
1 | 丁酮 | 43 |
2 | 四氫呋喃 | 14 |
3 | 三乙醇胺 | 1 |
4 | 乙酸乙酯 | 2 |
5 | 甲基苯並三氮唑 | 2 |
6 | 2,6-二第三丁基苯酚 | 1 |
7 | 2,6-二甲基嗎啉 | 2 |
8 | N-苯基-α -萘胺(T531) | 2 |
9 | 酯肪醇聚氧乙烯醚 | 9 |
10 | 油酸 | 24 |
Σ | 100 |
樣品9 | ||
編號 | 成分 | 含量 (vol%) |
1 | 正丁醇 | 39 |
2 | 石油醚 | 16 |
3 | 乙酸乙酯 | 7 |
4 | 酯肪醇聚氧乙烯醚 | 2 |
5 | 烏洛托品 | 2 |
6 | 聚醚胺 | 2 |
7 | 苯甲醇 | 2 |
8 | N,N'-二亞水楊丙二胺 | 2 |
9 | 正丙醇 | 28 |
Σ | 100 |
樣品10 | ||
編號 | 成分 | 含量 (vol%) |
1 | 丙酮 | 42 |
2 | 篦麻油 | 15 |
3 | 三乙醇胺 | 6 |
4 | 烏洛托品 | 6 |
5 | 環己酮 | 4 |
6 | 油酸 | 5 |
7 | 正丙醇 | 5 |
8 | 異辛醇 | 4 |
9 | 乙二醇單丁醚 | 6 |
10 | 乙醚 | 3 |
11 | 乙醇 | 4 |
Σ | 100 |
於常溫常壓下,將樣品1-10之甲醇添加劑分別與純度99.9%甲醇以體積比3.5:96.5之方式混合,所得改性甲醇樣品11-20之性質如表一所示:
表1:經甲醇添加劑改性之甲醇的性質測試結果
實施例3:混溶調節劑之製備
測試項目及測試標準 | 樣品11 | 樣品12 | 樣品13 | 樣品14 | 樣品15 | 樣品16 | 樣品17 | 樣品18 | 樣品19 | 樣品20 |
甲醇添加劑樣品 | 樣品1 | 樣品2 | 樣品3 | 樣品4 | 樣品5 | 樣品6 | 樣品7 | 樣品8 | 樣品9 | 樣品10 |
燃燒淨熱 GB/T 384-81 (2004) | 20.630 MJ/kg; 4,929 kcal/kg | 20.710 MJ/kg; 4,948 kcal/kg | 20.550 MJ/kg; 4,909 kcal/kg | 20.810 MJ/kg; 4,972 kcal/kg | 20.610 MJ/kg; 4,924 kcal/kg | 20.640 MJ/kg; 4,931 kcal/kg | 20.530 MJ/kg; 4,905 kcal/kg | 20.500 MJ/kg; 4,898 kcal/kg | 20.840 MJ/kg; 4,979 kcal/kg | 20.870 MJ/kg; 4,986 kcal/kg |
有機氯化物 GB/T 18612-2011 | 104.7 mg/kg | 101.0 mg/kg | 97.2 mg/kg | 101.8 mg/kg | 105.0 mg/kg | 99.8 mg/kg | 100.2 mg/kg | 100.4 mg/kg | 104.4 mg/kg | 100.3 mg/kg |
含硫量 SH/T 0689-2000 | 7.9 mg/kg | 7.7 mg/kg | 6.7 mg/kg | 6.4 mg/kg | 6.9 mg/kg | 7.2 mg/kg | 6.5 mg/kg | 7.2 mg/kg | 6.6 mg/kg | 6.7 mg/kg |
25°C下之pH值 GB/T 9724-2007 | 7.39 | 7.44 | 7.50 | 7.49 | 7.49 | 7.50 | 7.38 | 7.40 | 7.41 | 7.55 |
微殘碳量(10%底部) GB/T 17144-97 (2004) | 0.10% (m/m) | 0.13% (m/m) | 0.13% (m/m) | 0.14% (m/m) | 0.12% (m/m) | 0.12% (m/m) | 0.12% (m/m) | 0.13% (m/m) | 0.10% (m/m) | 0.11% (m/m) |
灰份 GB/T 508-85 (2004) | <0.001% (m/m) | |||||||||
在50°C下3小時之銅腐蝕 GB/T 5096-2017 | 1a | |||||||||
水份 GB/T 6283-2008 | 1.567% (m/m) | 1.633% (m/m) | 1.608% (m/m) | 1.574% (m/m) | 1.575% (m/m) | 1.586% (m/m) | 1.628% (m/m) | 1.632% (m/m) | 1.607% (m/m) | 1.619% (m/m) |
機械雜質 GB/T 511-2010 | NIL% (m/m) | |||||||||
目視閃火點 ASTM D56-16a | <10°C | |||||||||
甲醇 GB/T 31776-2015 | 95.64% (m/m) | 97.13 (m/m) | 96.53 (m/m) | 95.55 (m/m) | 95.98 (m/m) | 96.57 (m/m) | 95.92 (m/m) | 96.86 (m/m) | 97.08 (m/m) | 97.36 (m/m) |
於常溫常壓下,充分混合8 vol%壬苯醇醚-9(Nonoxynol-9)、6 vol%正己烷及85 vol%辛醇以製備混溶調節劑;另以混合物之總體積計,將10 vol.%之市售92無鉛汽油添加至實施例2之改性甲醇樣品11-20中,最後將所得之汽油及改性甲醇混合物與混溶調節劑以體積比80:20之方式混合,所得之甲醇混合燃料樣品21-30之性質如表2所示:
表2:甲醇混合燃料樣品21-30之性質測試結果
測試項目及測試標準 | 樣品21 | 樣品22 | 樣品23 | 樣品24 | 樣品25 | 樣品26 | 樣品27 | 樣品28 | 樣品29 | 樣品30 |
改性甲醇樣品 | 樣品11 | 樣品12 | 樣品13 | 樣品14 | 樣品15 | 樣品16 | 樣品17 | 樣品18 | 樣品19 | 樣品20 |
水份 ASTM E203-01 | 0.609 wt% | 0.618 wt% | 0.610 wt% | 0.606 wt% | 0.620 wt% | 0.618 wt% | 0.606 wt% | 0.609 wt% | 0.619 wt% | 0.623 wt% |
灰份 ASTM D482-13 | 0.0268 wt% | 0.0277 wt% | 0.0270 wt% | 0.0283 wt% | 0.0275 wt% | 0.0265 wt% | 0.0278 wt% | 0.0281 wt% | 0.0270 wt% | 0.0277 wt% |
閃火點 ASTM D92-18 | <40 °C | |||||||||
燃點 ASTM D92-18 | <40 °C | |||||||||
15°C下之密度 ASTM D4052-18 | 0.8472 g/mL | 0.8470 g/mL | 0.8458 g/mL | 0.8461 g/mL | 0.8457 g/mL | 0.8456 g/mL | 0.8471 g/mL | 0.8465 g/mL | 0.8470 g/mL | 0.8463 g/mL |
總熱值 ASTM D240-17 | 8048 kcal/kg | 8040 kcal/kg | 8029 kcal/kg | 8031 kcal/kg | 8047 kcal/kg | 8037 kcal/kg | 8037 kcal/kg | 8034 kcal/kg | 8047 kcal/kg | 8029 kcal/kg |
氫 (元素分析儀) | 12.2% | 13.1% | 12.6% | 12.8% | 13.2% | 12.1% | 12.2% | 12.8% | 13.2% | 12.7% |
硫 (元素分析儀) | <0.1 % | |||||||||
氮 (元素分析儀) | <0.1 % | |||||||||
碳 (元素分析儀) | 65.6% | 63.8% | 64.5% | 64.4% | 63.8% | 65.0% | 64.4% | 64.9% | 65.7% | 65.5% |
微殘碳量 ASTM D4530-15 | 0.16 wt% | 0.16 wt% | 0.17 wt% | 0.11 wt% | 0.14 wt% | 0.16 wt% | 0.11 wt% | 0.13 wt% | 0.16 wt% | 0.12 wt% |
40°C下之黏度 ASTM D445-19 | 2.314 mm 2/s | 2.311 | 2.307 | 2.314 | 2.317 | 2.310 | 2.322 | 2.302 | 2.312 | 2.310 |
氯 參考BS EN 14582:2016, 以離子層析儀分析 | <50 ppm |
表2所示之總熱值係以熱卡計依照ASTM D240-17規範量測,並未經任何霧化過程(不同於內燃機之燃燒過程);另由廢氣測試可知,使用本實施例的甲醇混合燃料,其含氧量高,燃燒充分,各項排氣指標均明顯落在合格值之內,能滿足環保需求並大幅改善生態環境。
實施例4:發電測試
於常溫常壓下,將實施例2中之改性甲醇樣品11與實施例3之混溶調節劑以體積比80:20之方式混合,以製備甲醇混合燃料樣品31(未添加市售92無鉛汽油)。
分別使用甲醇混合燃料樣品21、甲醇混合燃料樣品31以及市售92無鉛汽油作為發動機(SUBARU,型號:GSV13000T)之燃料,彼等之測試結果如表3所示。
表3:發電測試
燃料 | 燃燒效率 | 發電能力 |
甲醇混合燃料樣品21 | 94% | 6度/公升 |
甲醇混合燃料樣品31 | 60% | 4.8度/公升 |
市售92無鉛汽油 | 40% | 3.2度/公升 |
當使用經本發明甲醇添加劑改性之甲醇於內燃機或鍋爐時,能有效預防和消除積碳,有利疏通油路,延長裝置或設備的使用壽命;此外經改性之甲醇的辛烷值高,低有害物質排放,抗爆性好,降低油耗噪音,具有高效動力節省燃油,可提高內燃機的效率,具有動力性強的優點。
已參考各個非限制性及非詳盡性實施例寫下本說明書。然而,一般技藝人士將認識到,可在本說明書之範疇內產生各種替代、修改或任何所揭示實施例(或其部分)之組合。因此,應涵蓋及瞭解,本說明書支持未在本文中明確闡述之其他實施例。此等實施例可例如藉由組合、修改或重組本說明書中所述之各個非限制性及非詳盡性實施例之任何所揭示步驟、組分、要素、特徵、態樣、特性、限制及其類似因素來獲得。以此方式,申請人保留在審查期間修改申請專利範圍以添加如本說明書中以各種方式描述之特徵之權利。
Claims (22)
- 一種甲醇添加劑,其以該甲醇添加劑之總體積計,包含:25-55vol.%動力促進劑;7-25vol.%甲醇熱值劑;1-15vol.%腐蝕抑制劑;1-15vol.%抗堵塞劑;及餘量為助溶劑。
- 如請求項1之甲醇添加劑,其中該助溶劑包含醇、醚、醇醚、醛、酮、酯、苯、油酸、蓖麻油或其組合。
- 如請求項2之甲醇添加劑,其中該助溶劑係選自由以下各項所組成之群:環己酮、油酸、正丙醇、異辛醇及乙二醇單丁醚。
- 如請求項1至3中任一項之甲醇添加劑,其中該動力促進劑包含異丙醇、異辛酸、碳酸二甲酯、正丁醇、異丁醇、第三丁醇、氟化鐵、硝酸異辛酯、二茂鐵、丙酮、甲基第三丁基醚、二異丙醚、過氧化氫、硝酸鉀、丁酮或其組合。
- 如請求項4之甲醇添加劑,其中該動力促進劑係選自由以下各項所組成之群:異丙醇、碳酸二甲酯、正丁醇、異丁醇、硝酸異辛酯、二茂鐵、丙酮及丁酮。
- 如請求項1至3中任一項之甲醇添加劑,其中該腐蝕抑制劑包含三乙醇胺、乙酸乙酯、甲基苯並三氮唑、2,6-二甲基嗎啉、2,6-二第三丁基苯酚、N-苯基-α-萘胺(T531)或其組合。
- 如請求項6之甲醇添加劑,其中該腐蝕抑制劑係選自由以下各項所組成之群:三乙醇胺、乙酸乙酯、甲基苯並三氮唑及2,6-二第三丁基苯酚。
- 如請求項1至3中任一項之甲醇添加劑,其中該甲醇熱值劑包含C1-C12直鏈或支鏈烷、乙醚、篦麻油、石油醚、四氫呋喃、聚異丁烯、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺或其組合。
- 如請求項8之甲醇添加劑,其中該甲醇熱值劑係選自由以下各項所組成之群:正己烷、辛烷、篦麻油、石油醚及四氫呋喃。
- 如請求項1至3中任一項之甲醇添加劑,其中該抗堵塞劑包含苯甲醇、N,N'-二亞水楊丙二胺、聚醚胺、酯肪醇聚氧乙烯醚、烏洛托品或其組合。
- 如請求項10之甲醇添加劑,其中該抗堵塞劑係選自由以下各項所組成之群:酯肪醇聚氧乙烯醚、烏洛托品及聚醚胺。
- 如請求項1至3中任一項之甲醇添加劑,另包含以該甲醇添加劑之總 體積計,10-30vol.%乳化劑。
- 如請求項1至3中任一項之甲醇添加劑,其另包含選自由以下各項所組成之群之改性劑:碳酸氫鈉、氫氧化鈉、環己胺、甘油、樟腦及醋酸。
- 一種改性甲醇,其包含如請求項1至13中任一項之甲醇添加劑及甲醇。
- 如請求項14之改性甲醇,其中甲醇之純度係95%或更高。
- 如請求項14之改性甲醇,另包含以該甲醇添加劑之總體積計,30vol.%或更低之汽油或柴油。
- 如請求項16之改性甲醇,其包含柴油及以該柴油之體積計,0.1-30vol.%之聚甲氧基二甲醚。
- 如請求項14至17中任一項之改性甲醇,其另包含以甲醇之體積計,小於40vol.%之混溶調節劑。
- 如請求項18之改性甲醇,其中該混溶調節劑包含C7-C20醇、界面活性劑及C1-C12直鏈或支鏈烷。
- 一種製備如請求項1至13中任一項之甲醇添加劑之方法,其包含在常 溫常壓下,將該動力促進劑、腐蝕抑制劑、甲醇熱值劑、抗堵塞劑、及視需要乳化劑混合形成中間混合物;視情況再將該助溶劑及/或改性劑與該中間混合物混合。
- 一種如請求項14至19中任一項之改性甲醇之用途,其係作為內燃機或鍋爐之燃料。
- 如請求項21之用途,其中該內燃機係汽、機車之內燃機、船舶之內燃機或發電機之內燃機。
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TW110103142A TWI824230B (zh) | 2021-01-27 | 2021-01-27 | 甲醇添加劑、其製備方法及經改性之甲醇和用途 |
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