專利名稱：合成車用燃料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)用燃料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種石油煉制汽油含量較少的合成車用燃料汽油及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前市售車用燃料汽油均為石油煉制的油品，這不僅占用了大量的寶貴石油資源，同時(shí)這種燃料汽油中含有多種金屬化合物和芳烴類物質(zhì)，燃燒后產(chǎn)生的污染物對(duì)環(huán)境造成很大的危害。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的要求，如何減少天然石油資源的消耗，節(jié)約能源并降低車輛尾氣的排放量已成為日益關(guān)注的重要問題。國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)曾陸續(xù)研發(fā)出各種燃料汽油添加劑，以添加乙醇或甲醇的方式降低汽油的用量同時(shí)提高汽油的標(biāo)號(hào)，但這是以降低燃燒熱值為代價(jià)的，如果汽油中低醇類物質(zhì)的添加量過高，則燃料的動(dòng)力性能降低或發(fā)動(dòng)機(jī)無法工作，同時(shí)汽油與其混合物也會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率。另一方面甲醇和汽油在理化性能指標(biāo)上有相當(dāng)大的差異，如燃燒熱值、蒸汽壓、蒸汽密度以及對(duì)人體的傷害和環(huán)境的污染方面，甲醇也不符合現(xiàn)有按石油煉制汽油特性設(shè)計(jì)的車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的要求。甲醇是極性化有機(jī)物，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的腐蝕老化程度高，動(dòng)力性能差，使用添加甲醇的汽油會(huì)出現(xiàn)車輛低溫啟動(dòng)困難和有氣阻的現(xiàn)象。
近年來國內(nèi)外對(duì)乙醇添加汽油的研究已初見成效，但在燃燒熱值、蒸汽壓力、抗爆性能、稀燃能力和氣化潛熱等性能方面仍要依賴高比例的汽油來實(shí)現(xiàn)，因此合成汽油中石油煉制汽油的重量比例不能低于60～80％，車輛對(duì)作為多種工業(yè)重要原料的石油的消耗量仍然非常巨大。我國目前是世界第二大石油進(jìn)口國，如何節(jié)約石油的用量同時(shí)降低車輛尾氣的污染問題是目前合成汽油研究的重要技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種石油煉制汽油的重量含量僅為20～30％的合成車用燃料汽油，通過添加大量的可再生低碳醇和醚合成動(dòng)力性能優(yōu)異、燃燒后尾氣污染程度低、制造成本低、穩(wěn)定性高的合成車用燃料。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種合成車用燃料，其特征在于合成車用燃料的重量百分比組成如下汽油20～30％、甲醇8～50％、乙醇8～47％、異丙醇10～20％、正丙醇2～3.6％、仲丁醇2～3.8％、二甲醚5～10％。
所述的汽油為石油煉制的各種牌號(hào)的燃料汽油。
該合成車用燃料的制備方法，其特征在于制備步驟如下(1)在常溫、密閉的條件下將甲醇和乙醇混合并在高速剪切條件下乳化，得到甲醇和乙醇的均勻混合液體A；(2)在混合液體A中加入異丙醇、正丙醇和仲丁醇，高速剪切混合乳化得到無色透明的混合液體B；(3)在混合液體B中加入二甲醚高速剪切乳化均勻，得到透明混合液體C；(4)在透明混合液體C中加入汽油高速剪切乳化，得到的混合液體即為合成車用燃料。
該合成車用燃料的具體的制備步驟如下(1)在常溫、密閉的條件下將甲醇和乙醇混合并在2800轉(zhuǎn)/分以上的高速剪切條件下乳化10～15分鐘，得到甲醇和乙醇的無色透明混合液體A；(2)混合液體A加入異丙醇、正丙醇和仲丁醇，在2800轉(zhuǎn)/分以上的高速剪切條件下乳化10～15分鐘，得到無色透明的混合液體B；(3)在混合液體B中加入二甲醚，在2800轉(zhuǎn)/分以上的高速剪切條件下乳化5～8分鐘，得到透明混合液體C；(4)在透明混合液體C中加入汽油，在2800轉(zhuǎn)/分以上的高速剪切條件下乳化均勻，得到的透明混合液體即為合成車用燃料。
上述制備方法中所述的汽油為石油煉制的各種牌號(hào)的燃料汽油，最好是沒有加入甲基叔丁基醚添加劑的無鉛汽油。
該合成車用燃料的其余各組分均為市售化工產(chǎn)品，具有原料資源豐富和可再生的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槭蜔捴频钠蛯儆诟惶钾氀醯奶細(xì)浠衔?，碳的含量可占汽油重量比?0％，氫也只占到13％左右，而富氧貧碳的醇類的情況正好相反，可以互補(bǔ)。但由于二者一個(gè)屬于弱極性物質(zhì)，另一個(gè)屬于強(qiáng)極性物質(zhì)，其相容性很差，特別是含微量水的醇類與汽油烴類混合后容易分層。另一方面因?yàn)樗却碱惖臉O性化程度強(qiáng)，所以一般醇類不可避免的會(huì)含有微量的水，這也是汽油和醇類添加組分不能互溶的主要原因。為了解決汽油與添加組分醇類和醚類的互融問題，本發(fā)明的發(fā)明人利用極性基團(tuán)羥基-OH和非極性基團(tuán)的-CH2CH(CH3)2親和的原理，通過調(diào)整汽油和各低碳醇和醚的配比關(guān)系，使汽油和各添加組分很好的互溶。同時(shí)本發(fā)明合成后的車用燃料汽油在動(dòng)力性能、油耗測試等一些技術(shù)參數(shù)上都明顯高于常規(guī)的石油煉制汽油，在怠速下檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排放，其中的CO、HC、CO2和NOX均比石油煉制汽油明顯下降。
本發(fā)明合成車用燃料的制備工藝簡單，只需要常規(guī)的高速剪切乳化設(shè)備即可完成，一般的高速剪切速度為2800轉(zhuǎn)/分以上，在高剪切力的作用下，合成車用燃料的各組分的乳化顆粒的粒徑可達(dá)到0.05微米，液體混合物為透明狀，其混合物穩(wěn)定性提高，同時(shí)在高速剪切力的作用下，不用添加乳化劑就能使各組分充分互溶。傳統(tǒng)石油煉制汽油中都會(huì)加入甲基叔丁基醚來提高汽油的辛烷值，由于本合成車用燃料汽油中添加的其它組分的作用也能起到提高燃料汽油辛烷值的作用，所以不需要在汽油組分中再添加昂貴的甲基叔丁基醚組分。
本發(fā)明的有益效果在于，該合成車用燃料在大量減少石油煉制汽油添加比例的同時(shí)提供了優(yōu)異的動(dòng)力性能和環(huán)保性能，節(jié)約寶貴的石油資源，降低了燃料汽油的造價(jià)。各種牌號(hào)的石油煉制汽油都可用于該車用燃料汽油的合成，合成后的車用燃料汽油可用于各種汽油燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的能源，并不需要對(duì)現(xiàn)有車輛設(shè)備做任何改動(dòng)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1 按如下組分和重量百分比取合成車用燃料的原料90#汽油20％、甲醇46％、乙醇9％、異丙醇15％、正丙醇3％、仲丁醇2％、二甲醚5％。
按下述制備方法制備該合成車用燃料汽油(1)在常溫、密閉的條件下將46％甲醇和9％乙醇混合并用高速剪切乳化設(shè)備進(jìn)行乳化，得到甲醇和乙醇的透明混合液體A；(2)在混合液體A中加入15％異丙醇、3％正丙醇和2％仲丁醇，高速剪切乳化得到無色透明的混合液體B；(3)在混合液體B中加入5％二甲醚高速剪切乳化，得到透明混合液體C；(4)在透明混合液體C中加入20％的90#汽油高速剪切乳化，得到的透明混合液體即為合成車用燃料。該合成車用燃料汽油經(jīng)云南省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)見表1。
表1 合成車用燃料汽油的各項(xiàng)檢測指標(biāo)

由上表可以看出該合成車用燃料汽油的辛烷值比加入的牌號(hào)為90#汽油高，同時(shí)合成車用燃料汽油的各項(xiàng)檢測指標(biāo)均符合燃料汽油的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。
申請人對(duì)該合成車用燃料汽油進(jìn)行了排氣污染物進(jìn)行了對(duì)比測試，使用正常的夏利、捷達(dá)、桑塔納汽油車三輛，按GB/T3845-93《汽油車排氣污染物的測量怠速法》對(duì)正常使用的進(jìn)行測量，使用市售90#石油煉制汽油測試原車的排氣污染物(CO、HC、CO2、NO)濃度，然后使用該合成車用燃料汽油，運(yùn)行180km后再對(duì)該車的排氣污染物進(jìn)行測試。檢測和分析設(shè)備采用FGA-4100汽車排氣分析儀，檢測現(xiàn)場環(huán)境及氣象條件大氣壓力81.0kPa，相對(duì)濕度57％，氣溫26℃，晴。檢測結(jié)果及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。
表2 車輛尾氣污染物排放檢測結(jié)構(gòu)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

*注夏利車執(zhí)行最大限值(1995年7月1日以前生產(chǎn)的在用車)，其它車執(zhí)行最低限值。對(duì)工況法污染物排放和燃油經(jīng)濟(jì)性測試的結(jié)果見表3和表4。
表3 捷達(dá)電噴轎車工況法污染物排放及燃油經(jīng)濟(jì)測試結(jié)果

表4 桑塔納化油器轎車工況法污染物排放及燃油經(jīng)濟(jì)性測試結(jié)果

由表2、3、4可以看出使用怠速法測試情況下，該合成車用燃料汽油車輛的尾氣排放污染物明顯低于現(xiàn)有的石油煉制汽油，該合成車用燃料汽油的環(huán)保性能明顯優(yōu)于現(xiàn)有的石油煉制汽油。使用工況法測試情況下，使用該合成燃料汽油車輛的污染物排放中CO和HC的排放量都有不同程度的降低，只是NOx的排放量略有升高。使用該合成燃料汽油的車輛的百公里油耗降低，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)該合成車用燃料具有良好的適應(yīng)性，現(xiàn)有車輛使用該合成車用燃料無需對(duì)車輛作任何改動(dòng)。
申請人還對(duì)該合成車用燃料汽油的動(dòng)力性能與現(xiàn)有90#汽油進(jìn)行了對(duì)比測試，其測試結(jié)果見表5。
表5 合成車用燃料汽油與90#汽油的動(dòng)力性能測試結(jié)果

*注變化率(％)＝[(90#汽油數(shù)據(jù)-本發(fā)明燃油數(shù)據(jù))÷90#汽油數(shù)據(jù)]×100％
實(shí)施例2 按如下組分和重量百分比取合成車用燃料的原料93#汽油20％、甲醇25％、乙醇25％、異丙醇20％、正丙醇3％、仲丁醇2％、二甲醚5％。
按下述制備方法制備該合成車用燃料汽油在常溫、密閉的條件下將25％甲醇和25％乙醇混合并用高速剪切乳化設(shè)備在2800轉(zhuǎn)/分的剪切攪拌速度下乳化15分鐘，得到甲醇和乙醇的無色透明混合液體A；(2)混合液體A加入20％異丙醇、3％正丙醇和2％仲丁醇，在3000轉(zhuǎn)/分的剪切速度下乳化15分鐘，得到無色透明的混合液體B；(3)在混合液體B中加入5％二甲醚，在上述剪切速度下乳化5分鐘，得到透明混合液體C；(4)在透明混合液體C中加入20％的93#汽油高速剪切乳化，得到的透明混合液體即為合成車用燃料，該合成車用燃料可以相當(dāng)于97#汽油的各項(xiàng)性能指標(biāo)。
實(shí)施例3 按如下組分和重量百分比取合成車用燃料的原料70#汽油20％、甲醇8％、乙醇47％、異丙醇15％、正丙醇3％、仲丁醇2％、二甲醚5％。
按下述制備方法制備該合成車用燃料汽油在常溫、密閉的條件下將8％甲醇和47％乙醇混合并用高速剪切乳化設(shè)備在2800轉(zhuǎn)/分的剪切攪拌速度下乳化10分鐘，得到甲醇和乙醇的無色透明混合液體A；(2)混合液體A加入15％異丙醇、3％正丙醇和2％仲丁醇，在相同剪切速度下乳化，得到無色透明的混合液體B；(3)在混合液體B中加入5％二甲醚，在上述剪切速度下乳化8分鐘，得到透明混合液體C；(4)在透明混合液體C中加入20％的70#汽油在上述剪切速度下乳化，得到的透明混合液體即為合成車用燃料，該合成車用燃料優(yōu)于70#汽油的各項(xiàng)性能指標(biāo)。
實(shí)施例4 按如下組分和重量百分比取合成車用燃料的原料90#汽油30％、甲醇24.6％、乙醇8％、異丙醇20％、正丙醇3.6％、仲丁醇3.8％、二甲醚5％。
該合成車用燃料的制備方法同實(shí)施例1。
實(shí)施例5 按如下組分和重量百分比取合成車用燃料的原料95#汽油20％、甲醇50％、乙醇9.2％、異丙醇10％、正丙醇2％、仲丁醇3.8％、二甲醚5％。
該合成車用燃料的制備方法同實(shí)施例2。
實(shí)施例6 按如下組分和重量百分比取合成車用燃料的原料97#汽油25％、甲醇30％、乙醇15％、異丙醇15％、正丙醇2％、仲丁醇3％、二甲醚10％。
該合成車用燃料的制備方法同實(shí)施例3。
實(shí)施例7 按如下組分和重量百分比取合成車用燃料的原料90#汽油30％、甲醇10％、乙醇30％、異丙醇16.4％、正丙醇3.6％、仲丁醇2％、二甲醚8％。
該合成車用燃料的制備方法同實(shí)施例2。
權(quán)利要求
1.一種合成車用燃料，其特征在于合成車用燃料的重量百分比組成如下汽油20～30％、甲醇8～50％、乙醇8～47％、異丙醇10～20％、正丙醇2～3.6％、仲丁醇2～3.8％、二甲醚5～10％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成車用燃料，其特征在于所述的汽油為石油煉制的各種牌號(hào)的燃料汽油。
3.權(quán)利要求1所述的合成車用燃料的制備方法，其特征在于制備步驟如下(1)在常溫、密閉的條件下將甲醇和乙醇混合并在高速剪切條件下乳化，得到甲醇和乙醇的均勻混合液體A；(2)在混合液體A中加入異丙醇、正丙醇和仲丁醇，高速剪切混合乳化得到無色透明的混合液體B；(3)在混合液體B中加入二甲醚高速剪切乳化均勻，得到透明混合液體C；(4)在透明混合液體C中加入汽油高速剪切乳化，得到的混合液體即為合成車用燃料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的合成車用燃料的制備方法，其特征在于具體的制備步驟如下(1)在常溫、密閉的條件下將甲醇和乙醇混合并在2800轉(zhuǎn)/分以上的高速剪切條件下乳化10～15分鐘，得到甲醇和乙醇的無色透明混合液體A；(2)混合液體A加入異丙醇、正丙醇和仲丁醇，在2800轉(zhuǎn)/分以上的高速剪切條件下乳化10～15分鐘，得到無色透明的混合液體B；(3)在混合液體B中加入二甲醚，在2800轉(zhuǎn)/分以上的高速剪切條件下乳化5～8分鐘，得到透明混合液體C；(4)在透明混合液體C中加入汽油，在2800轉(zhuǎn)/分以上的高速剪切條件下乳化均勻，得到的透明混合液體即為合成車用燃料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的合成車用燃料的制備方法，其特征在于所述的汽油為石油煉制的各種牌號(hào)的燃料汽油，最好是沒有加入甲基叔丁基醚添加劑的無鉛汽油。
全文摘要
合成車用燃料及其制備方法，屬于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)用燃料技術(shù)領(lǐng)域。該合成車用燃料的重量百分比組成如下汽油20～30％、甲醇8～50％、乙醇8～47％、異丙醇10～20％、正丙醇2～3.6％、仲丁醇2～3.8％、二甲醚5～10％。其制備方法是采用高速剪切乳化設(shè)備將各組分乳化混合得到透明的混合合成車用燃料。該合成車用燃料在大量減少石油煉制汽油添加比例的同時(shí)提供了優(yōu)異的動(dòng)力性能和環(huán)保性能，節(jié)約寶貴的石油資源，降低了燃料汽油的造價(jià)。各種牌號(hào)的石油煉制汽油都可用于該車用燃料汽油的合成，合成后的車用燃料汽油可用于各種汽油燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的能源，并不需要對(duì)現(xiàn)有車輛設(shè)備做任何改動(dòng)。
文檔編號(hào)C10L1/04GK1800313SQ20061000085
公開日2006年7月12日 申請日期2006年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月13日
發(fā)明者吳一平, 吳萌 申請人:吳一平