專利名稱：二甲醚－液氨點(diǎn)燃式汽車燃料及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液化燃料，具體涉及一種二甲醚-液氨點(diǎn)燃式汽車燃料及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
能源及環(huán)境問題已成為汽車工業(yè)發(fā)展的雙重制約問題。為此，世界各國均在研究清潔替代能源，如壓縮天然氣(CNG)、液化石油氣(LPG)、甲醇燃料、乙醇燃料、生物柴油、電能等。目前由于諸多因素的制約，上述替代能源還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足汽車工業(yè)的需求。
二甲醚分子式為CH3OCH3，是一種無色、無毒、環(huán)境友好的化合物，特別是它的十六烷值高(55～60)，適合壓燃式汽車使用，被認(rèn)為是較好的柴油替代品。但是純的二甲醚辛烷值只有約30左右，不適于直接用于點(diǎn)燃式汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，為了解決二甲醚辛烷值低的問題，現(xiàn)有技術(shù)狀況如下美國專利USP4892561公開了一種含有至少50％的二甲醚和丙烷混合氣燃料用于內(nèi)燃機(jī)的燃料。但是該燃料研究法辛烷值約為73，馬達(dá)法辛烷值約為55，因此不能用作點(diǎn)燃式汽車的燃料。
美國專利US5632786公布了一種采用含10～30％二甲醚的丙烷混合燃料作為點(diǎn)燃式汽車燃料，其辛烷值達(dá)到90以上，完全符合普通點(diǎn)燃式汽車的要求，并且尾氣排放指標(biāo)良好。但是，由于二甲醚含量太低，其價(jià)格和供應(yīng)受世界原油市場(chǎng)波動(dòng)影響很大，不適宜大范圍推廣。
無水液氨是一種用途廣泛的化工原料，化學(xué)式為NH3，辛烷值130左右，由于不含碳，且來源廣泛，美國軍方曾于上世紀(jì)60～70年代做過大量的研究，證明液氨作為內(nèi)燃機(jī)的燃料是可行的。但是，由于經(jīng)濟(jì)性及技術(shù)原因，研究工作被迫中斷。近年來，隨著石油資源的枯竭，美國布魯克林大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)建議美國政府將液氨作為首要汽車替代能源重新加以研究。然而，純氨作為內(nèi)燃機(jī)燃料依然需要克服燃燒速度慢、動(dòng)力性差、汽化潛熱大、不易點(diǎn)火、尾氣中NOx超標(biāo)等問題。
為了解決液氨燃料存在的上述問題，美國Berkeley大學(xué)將30％以上液氨分解成氫氣，然后進(jìn)入汽車燃燒。然而，需要解決氨的平穩(wěn)分解問題，因此，整車成本及運(yùn)行的穩(wěn)定性差，尾氣中NOx仍然超標(biāo)。
另外一種做法是引入部分柴油作為點(diǎn)火劑和促燃劑，將液氨用于壓燃式汽車，但同樣遇到了運(yùn)行成本及尾氣排放超標(biāo)問題。
美國Sandia國家實(shí)驗(yàn)室擬將液氨燃料作為均相進(jìn)樣壓燃機(jī)燃料，但由于諸多原因，該壓燃機(jī)始終沒有工業(yè)化。
在中國專利94100821.3曾公開了一種液化醚氨燃料，其技術(shù)方案是將甲醚和液氨按照一定的比例混合而用于民用爐灶方面，由于沒有進(jìn)行相關(guān)技術(shù)處理，使用效果并不理想，并且該技術(shù)方案沒有披露能用作點(diǎn)燃式汽車燃料，也沒能預(yù)料到用作汽車燃料能產(chǎn)生的良好效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何提供一種新型醚氨混合燃料及其生產(chǎn)方法，該燃料能直接用作點(diǎn)燃式汽車燃料，它既解決了二甲醚辛烷值低的問題，也解決了液氨燃料存在的燃燒速度慢、動(dòng)力性差、尾氣排放超標(biāo)等問題；該方法簡(jiǎn)單可行，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)改動(dòng)很小，適合工業(yè)化應(yīng)用。
本發(fā)明所提出的第一個(gè)技術(shù)問題是這樣解決的提供一種二甲醚-液氨點(diǎn)燃式汽車燃料，包括以下含量的組分二甲醚 10％～90％液氨 90％～10％按照本發(fā)明所提供的二甲醚-液氨點(diǎn)燃式汽車燃料，其特征在于，還包含有0.3％～0.8％的促燃劑，所述促燃劑可以是二茂鐵或者雙氧水或者兩者的混合物。
按照本發(fā)明所提供的二甲醚-液氨點(diǎn)燃式汽車燃料，其特征在于，二甲醚為10％～50％，液氨為90％～50％。
按照本發(fā)明所提供的二甲醚-液氨點(diǎn)燃式汽車燃料，其特征在于，二甲醚為10％～50％，液氨為90％～49.7％，促燃劑為0.3％～0.8％。
按照本發(fā)明所提供的二甲醚-液氨點(diǎn)燃式汽車燃料，其特征在于，二甲醚為40％，液氨為59.5％，促燃劑為0.5％。
按照本發(fā)明所提供的二甲醚-液氨點(diǎn)燃式汽車燃料，其特征在于，二甲醚為50％，液氨為49.4％，促燃劑為0.6％。
本發(fā)明所提出的第二個(gè)技術(shù)問題是這樣解決的，將一定量的促燃劑加入壓力容器，然后依次二甲醚和液氨按比例充入壓力容器，混合均勻，直接生成應(yīng)用于點(diǎn)燃式汽車的燃料。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.提供了一種提高二甲醚辛烷值的解決方案；2.提供了一種解決液氨作為內(nèi)燃機(jī)燃料不易點(diǎn)火、NOx排放超標(biāo)等問題的方案；3.提供了一種原料易得、價(jià)格便宜、環(huán)境友好的點(diǎn)燃式汽車代用燃料。
具體實(shí)施例方式
二甲醚習(xí)慣上簡(jiǎn)稱甲醚，為最簡(jiǎn)單的脂肪醚，分子式C2H6O，結(jié)構(gòu)式CH3-O-CH3，分子量46.07。主要有以下特性及用途。其化學(xué)性質(zhì)二甲醚在輻射或加熱條件下會(huì)分解成甲烷、乙烷、甲醛、二氧化碳及一氧化碳。二甲醚可作為烷基化合劑，在很多場(chǎng)合下，它具有甲基化反應(yīng)性能，例如在硅酸鋁催化劑存在的條件下，二甲醚可以與苯發(fā)生烷基化反應(yīng)而生成甲苯、二甲苯及多烷基苯。無毒、無致癌性、腐蝕性小。物理性質(zhì)二甲醚是有揮發(fā)性醚味的無色氣體，燃燒時(shí)的火焰略帶光亮?；诙酌延幸陨咸匦?，其用途如下二甲醚是一種無色、無毒、無致癌性、腐蝕性小的產(chǎn)品，常溫下蒸氣壓力為0.5MPa，同等溫度下，二甲醚的飽和蒸氣壓低于液化氣，儲(chǔ)存運(yùn)輸比液化石油氣更安全，并且燃燒性能好，熱效率高，燃燒過程中無殘?jiān)?、無黑煙，CO、NO排量低，二甲醚還可摻入石油液化氣、煤氣或天然氣混燒并能提高熱量，所以，它將可能是取代液化氣的一種理想的清潔燃料。而二甲醚對(duì)大氣氧層無損害，在大氣對(duì)流層中容易降解(只需24小時(shí))。并且具有優(yōu)良的易液化、致冷性、低污染的特點(diǎn)。二甲醚動(dòng)力性能好、污染小，因此可以作為汽車燃料，尾氣中一氧化碳、碳?xì)浠铩⒌趸锖颗c采用汽油相比分別低55％、83％、4％。與柴油相比，十六烷值比柴油高27％，燃油性能更好，其發(fā)動(dòng)機(jī)爆發(fā)力大，機(jī)械性能更好。但如果單獨(dú)使用成本過高不利于工業(yè)使用。而液氨的著火點(diǎn)高，汽化熱大，比重為0.66，沸點(diǎn)-33度，不能單獨(dú)直接作為燃料使用。但將兩者混合使用摻入一定量的促燃劑就可以作為一種理想的點(diǎn)燃式汽車燃料。
本發(fā)明所提供的二甲醚-液氨點(diǎn)燃式汽車燃料選擇普通汽油車、LPG汽車或者CNG汽車進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，通常不需要改變?nèi)魏蝺?nèi)燃機(jī)部件，一般僅需要增配更換部件上的內(nèi)部螺釘，并且通過更換一個(gè)能夠耐二甲醚--液氨混合物的蒸汽壓和腐蝕的儲(chǔ)存容器、一個(gè)降低該混合物的壓力和汽化該混合物的調(diào)節(jié)器和一個(gè)可以用來調(diào)節(jié)空氣和該混合物的汽化器或噴油系統(tǒng)來完成。如果橡膠或者塑料配件是在接觸二甲醚--液氨混合物的位置，它們應(yīng)該用可以更好的耐以上兩種物質(zhì)使用的材料代替。
為了更好的說明本發(fā)明，下面給出了實(shí)施例1.選擇10％的二甲醚、90％的液氨混合充入壓力容器，直接生成應(yīng)用于點(diǎn)燃式汽車的燃料；2.選擇40％的二甲醚、60％的液氨混合充入壓力容器，直接生成應(yīng)用于點(diǎn)燃式汽車的燃料；3.選擇50％的二甲醚、50％的液氨混合充入壓力容器，直接生成應(yīng)用于點(diǎn)燃式汽車的燃料；4.選擇90％的二甲醚、10％的液氨混合充入壓力容器，直接生成應(yīng)用于點(diǎn)燃式汽車的燃料。
實(shí)驗(yàn)證明，如能加入適量的促燃劑(如雙氧水或者二茂鐵)，使用效果會(huì)更好，下面是幾個(gè)優(yōu)化實(shí)施例
1.選擇10％的二甲醚、89.5％的液氨、0.5％的雙氧水或者二茂鐵混合充入壓力容器，直接生成應(yīng)用于點(diǎn)燃式汽車的燃料；2.選擇40％的二甲醚、59.5％的液氨、0.5％的雙氧水或者二茂鐵混合充入壓力容器，直接生成應(yīng)用于點(diǎn)燃式汽車的燃料；3.選擇50％的二甲醚、49.7％的液氨、0.3％的雙氧水或者二茂鐵混合充入壓力容器，直接生成應(yīng)用于點(diǎn)燃式汽車的燃料；4.選擇50％的二甲醚、49.2％的液氨、0.8％的雙氧水或者二茂鐵混合充入壓力容器，直接生成應(yīng)用于點(diǎn)燃式汽車的燃料；5.選擇61％的二甲醚、38.6％的液氨、0.4％的雙氧水或者二茂鐵混合充入壓力容器，直接生成應(yīng)用于點(diǎn)燃式汽車的燃料；6.選擇89.5％的二甲醚、10％的液氨、0.5％的雙氧水或者二茂鐵混合充入壓力容器，直接生成應(yīng)用于點(diǎn)燃式汽車的燃料。
以下是本發(fā)明所提供的二甲醚-液氨混合燃料的一些性能參數(shù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1、二甲醚-液氨混合燃料的動(dòng)力性能對(duì)比表1二甲醚-液氨混合燃料動(dòng)力性能試驗(yàn)

從試驗(yàn)看出，二甲醚-液氨混合燃料完全可以用于點(diǎn)燃式汽車，并且在二甲醚含量高的情況下，汽車動(dòng)力性能好于LPG汽車。二甲醚-液氨混合燃料耗油量比LPG高，這是由于混合燃料熱值比較低的原因。
2、二甲醚-液氨混合燃料的尾氣排放情況根據(jù)美國聯(lián)邦試驗(yàn)規(guī)程，在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上燃用40％二甲醚-液氨混合燃料時(shí)測(cè)得的排放物與燃用汽油的比較見表2，試驗(yàn)表明CO、NOx、HC均有較大幅度下降。點(diǎn)燃式汽車燃用二甲醚-液氨混合燃料的尾氣排放情況如下表

3、40％二甲醚-液氨混合燃料經(jīng)濟(jì)性對(duì)比雖然從耗油量來看，二甲醚-液氨混合燃料較傳統(tǒng)石油燃料高，但是，由于二甲醚-液氨混合燃料價(jià)格便宜，因此經(jīng)濟(jì)性上仍然優(yōu)于傳統(tǒng)燃料。40％二甲醚-液氨混合燃料在點(diǎn)燃式汽車上的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比如下表

權(quán)利要求
1.二甲醚-液氨點(diǎn)燃式汽車燃料，包括以下含量的組分二甲醚 10％～90％液氨 90％～10％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二甲醚-液氨點(diǎn)燃式汽車燃料，其特征在于，還包含有0.3％～0.8％的促燃劑，所述促燃劑可以是二茂鐵或者雙氧水或者兩者的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二甲醚-液氨點(diǎn)燃式汽車燃料，其特征在于，二甲醚為10％～50％，液氨為90％～50％。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二甲醚-液氨點(diǎn)燃式汽車燃料，其特征在于，二甲醚為10％～50％，液氨為90％～49.7％，促燃劑為0.3％～0.8％。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二甲醚-液氨點(diǎn)燃式汽車燃料，其特征在于，二甲醚為40％，液氨為59.5％，促燃劑為0.5％。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二甲醚-液氨點(diǎn)燃式汽車燃料，其特征在于，二甲醚為50％，液氨為49.4％，促燃劑為0.6％。
7.一種二甲醚-液氨點(diǎn)燃式汽車燃料的生產(chǎn)方法，其特征在于，將一定量的促燃劑加入壓力容器，然后依次二甲醚和液氨按比例充入壓力容器，混合均勻，直接生成應(yīng)用于點(diǎn)燃式汽車的燃料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二甲醚－液氨點(diǎn)燃式汽車燃料及其生產(chǎn)方法，它包括以下含量的組分10％～90％的二甲醚、90％～10％的液氨；將一定量的促燃劑加入壓力容器，然后依次二甲醚和液氨按比例充入壓力容器，混合均勻，直接生成應(yīng)用于點(diǎn)燃式汽車的燃料。該燃料能直接作為點(diǎn)燃式汽車燃料，它既解決了二甲醚辛烷值低的問題，也解決了液氨燃料存在的燃燒速度慢、動(dòng)力性差、尾氣排放超標(biāo)等問題；該方法簡(jiǎn)單可行，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)改動(dòng)很小，適合工業(yè)化應(yīng)用。
文檔編號(hào)C10L1/22GK1970699SQ20061002221
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2006年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月7日
發(fā)明者李天文, 劉鴻生, 李慶, 劉圣華, 林朝陽, 劉勤, 伍澤民 申請(qǐng)人:瀘天化(集團(tuán))有限責(zé)任公司