專利名稱：醚基燃料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型清潔燃料，具體而言，一種清潔的醚基燃料。該醚基燃料包含 二甲醚、乙醇和丁二酰亞胺。更具體地，該醚基燃料可以僅僅由二甲醚、乙醇和丁二酰亞胺 組成。本發(fā)明還涉及一種混合燃料，其包含本發(fā)明的醚基燃料和選自汽油、溶劑油中的至少 一種其它燃料。
背景技術(shù)：
眾所周知，石油作為一種不可再生的資源，在一個國家的社會生活以及國防建設(shè) 中起著不可或缺的作用。隨著我國人民生活水平的不斷提高，汽車逐漸進入了尋常百姓的 家庭。例如，北京現(xiàn)在就已經(jīng)進入了 400萬輛汽車的時代。因此，隨著汽車保有量的增加，對 汽油的需要也在日益增加。我國的原油產(chǎn)量已經(jīng)遠遠不能滿足國內(nèi)經(jīng)濟蓬勃發(fā)展的需要。 現(xiàn)今，我國已經(jīng)從原油出口國成為了原油凈進口國，我國的大部分原油都依賴進口。這種情 況的加劇將嚴重制約我國經(jīng)濟的進一步發(fā)展，甚至?xí)绊懙轿覈膰腊踩?。因此，需要?到一種無需使用石油原料，因而也就無需從國外進口石油的車用燃料。此外，隨著汽車的普及，大量尾氣排放到大氣環(huán)境中，使得汽車在帶給人們生活便 利的同時，也帶給人們各種疾病，特別是呼吸道疾病。近年來，汽車尾氣排放成為人們的關(guān) 注焦點。為了減少汽車尾氣排放所帶來的各種問題，世界各國對汽車尾氣提出了嚴格的要 求，包括美國存在相關(guān)要求，歐洲有歐IV標準，日本實行了據(jù)說最嚴格的標準，我國也在實 行等效于歐III或歐IV的標準。并且，各個國家對于尾氣排放的要求將會愈加嚴格。例如， 美國已經(jīng)同意各個州單獨制定比美國國家標準更嚴格的尾氣排放標準。北京在舉辦奧運會 的前夕，提前實行了國IV標準，并將盡快實行國V標準。因此，需要一種能夠替代目前所使 用的車用汽油的清潔燃料，該燃料在滿足車用汽油的功能的同時，尾氣排放更加清潔環(huán)保。苯是公認的致癌物，它在汽油中由于蒸發(fā)和燃燒、尾氣排放進入大氣，給人類的健 康帶來直接影響。因此，歐盟、英國、澳大利亞和俄羅斯汽油標準中均對該指標加以限制，一 般規(guī)定為不大于5% (ν/ν) 0根據(jù)北京市地方標準，要求苯的含量不大于1.0體積％。但是 作為環(huán)保要求，各國政府及有關(guān)機構(gòu)還可能提出更嚴格的限制。芳烴是一種具有較高辛烷值和高熱值的汽油調(diào)和劑。但是它燃燒后會導(dǎo)致致癌物 苯的形成，并易增加燃燒室的積炭而增大(X)2的排放。一般認為汽油中苯和其它芳烴的含 量越大，則燃燒產(chǎn)物中的苯含量越大。因此，降低汽油中芳烴含量必將因減少尾氣中苯的排 放而有利于環(huán)境。我國是一個產(chǎn)煤大國，煤炭儲量十分豐富。將豐富的煤炭資源轉(zhuǎn)化為燃料油一直 是一個研究方向。將煤炭轉(zhuǎn)化為乙醇，二甲醚也是目前煤炭利用的重要方向。陜西新型燃 料燃具公司等單位已經(jīng)研究出了醚基汽油添加劑，該添加劑包含5-37%的二甲醚，10-60% 的低碳醇類化合物，10-50%的C5-10烴類化合物，0. 1-5%的烷基酚對聚氧乙烯醚以及 0. 05-0. 5%的烷基苯酚。將該添加劑與汽油混合，可以生產(chǎn)醚基復(fù)合汽油。中國發(fā)明專利申 請CN98112948. X也披露了一種醚基汽油添加劑，其由如下組分組成15. 5 % 二甲醚，42 %甲醇，39%苯，3. 3%烷基酚聚氧乙烯醚和0. 2% 2，6-二叔丁基對甲酚。受此影響，我國二甲 醚的年產(chǎn)量目前可以已達數(shù)百萬噸。然而，上述兩種醚基汽油添加劑由于生產(chǎn)成本高，且均 含有大量的苯，使得添加有這兩種醚基汽油添加劑的汽油將根本無法滿足現(xiàn)行汽油標準中 對苯含量的要求。而且，認為向汽油中加入苯也必然會導(dǎo)致汽油燃燒產(chǎn)物中苯含量急劇升 高，從而對環(huán)境和人體造成破壞?，F(xiàn)在，眾多二甲醚生產(chǎn)廠家由于產(chǎn)品銷路問題而處于限產(chǎn) 或停產(chǎn)，等待觀望的困難境地。因此，如果能夠使用二甲醚生產(chǎn)清潔燃料，不但不用擔(dān)心原料來源，而且會解決這 些廠家目前的問題。雖然甲醇汽油的標準現(xiàn)已頒布實施，但由于甲醇的物質(zhì)特性使得甲醇汽油仍存在 一些問題一是甲醇相對于汽油成分的揮發(fā)性差、造成使用甲醇汽油的發(fā)動機冷啟動困難、 燃燒不充分；二是甲醇與汽油的互溶性差，保質(zhì)期短，容易變質(zhì)分層；三是替代比低(即需 要使用大約1. 6-1. 7份甲醇替代1份的汽油)，四是如果不改變發(fā)動機結(jié)構(gòu)，甲醇汽油在現(xiàn) 有發(fā)動機中燃燒不充分，動力性不足。乙醇汽油已經(jīng)在我國部分地區(qū)得到了使用。然而，乙醇汽油同樣存在一些問題，例 如容易吸潮，遇水分層導(dǎo)致保質(zhì)期短，替代比低以及動力不足等問題。因此，如果能夠使用二甲醚生產(chǎn)清潔燃料，不但不用擔(dān)心原料來源，而且會解決這 些廠家目前的問題。在汽油、和柴油等油品所使用的添加劑主要包括以下幾種1)抗爆劑，其用于改 善汽油的燃燒特性，提高其辛烷值；幻抗氧化劑，其用于改善含有二次加工組分的汽油及 柴油的氧化安定性；3)防凍劑，用于防止噴氣燃料中微量水分在低溫下結(jié)冰，導(dǎo)致因輸油 困難而影響發(fā)動機正常工作；4)抗靜電劑，用于提高噴氣燃料等油品的電導(dǎo)率，防止在高 速泵輸送及過濾時因摩擦起電造成火災(zāi)；和幻流動性改進劑，用于改變柴油中石蠟的結(jié)晶 形狀，以改善油品在低溫時的流動性，等等。清凈劑是20世紀60年代以來發(fā)展最快的一種主要用于潤滑油的添加劑，其能夠 抑制機油在曲軸箱工作溫度較低時產(chǎn)生油泥，從而避免油路堵塞、機件腐蝕與磨損。清凈劑 中應(yīng)用最廣泛、使用量最大的是丁二酰亞胺型清凈劑，其包括丁二酰亞胺、聚烯烴丁二酰亞 胺、硼化的聚烯烴丁二酰亞胺和N-鹵代丁二酰亞胺等。目前，工業(yè)上多采用熱穩(wěn)定性能較好的聚烯烴丁二酰亞胺取代丁二酰亞胺，這是 因為丁二酰亞胺的高溫穩(wěn)定性不夠。而且，丁二酰亞胺作為清凈劑也主要添加于潤滑油，如 內(nèi)燃機的機油中，未見將其添加于醚基燃料中的報導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明涉及一種醚基燃料，其包含二甲醚、乙醇和丁二酰亞 胺。在該第一方面的優(yōu)選實施方式中，該醚基燃料中二甲醚的含量為4-15重量份，乙 醇的含量為85-96重量份，丁二酰亞胺的含量為0. 005-0. 02重量，其中二甲醚和乙醇的總 重量為100重量份。進一步地，該醚基燃料中，二甲醚的含量為8-15重量份，乙醇的含量 為85-92重量份，丁二酰亞胺的含量為0. 006-0. 015重量份，其中二甲醚和乙醇的總重量 為100重量份。更進一步地，在該醚基燃料中，二甲醚的含量為10-15重量份，乙醇的含量為85-90重量份，丁二酰亞胺的含量為0. 008-0. 012重量份，其中二甲醚和乙醇的總重量為 100重量份。在該第一方面的一種實施方式中，本發(fā)明的醚基燃料由二甲醚、乙醇和丁二酰亞 胺組成。在該第一方面的一種實施方式中，本發(fā)明的醚基燃料是汽車燃料。在該第一方面的一種實施方式中，本發(fā)明的醚基燃料是汽油發(fā)動機燃料。在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明涉及一種混合燃料，該混合燃料包含本發(fā)明第一方 面的醚基燃料和選自汽油、180號溶劑油中的至少一種其它燃料。在本發(fā)明的第二方面的優(yōu)選實施方式中，所述醚基燃料的含量為所述混合燃料總 重量的1-99重量％。進一步地，所述醚基燃料的含量為所述混合燃料總重量的10-90重 量％。更進一步地，所述醚基燃料的含量為所述混合燃料總重量的30-70重量％。在本發(fā)明第二方面的優(yōu)選實施方式中，所述汽油為90號、93號、97號、100號、103 號汽油(其中100號、103號汽油在我國還未商業(yè)生產(chǎn))。在本發(fā)明第二方面的優(yōu)選實施方式中，所述汽油為甲醇汽油或乙醇汽油。在本發(fā)明第二方面的優(yōu)選實施方式中，在所述混合燃料中，所述180號溶劑油的 含量不超過所述混合燃料總重量的20%。在本發(fā)明第二方面的實施方式中，該混合燃料由本發(fā)明的醚基燃料和選自汽油、 180號溶劑油中的至少一種其它燃料組成。因此，本發(fā)明包括以下實施方式方式1. 一種醚基燃料，包含二甲醚、乙醇和丁二酰亞胺。方式2.方式1的醚基燃料，其中二甲醚的含量為4-15重量份，乙醇的含量為 85-96重量份，丁二酰亞胺的含量為0. 005-0. 02重量份，其中二甲醚和乙醇的總重量為100
重量份。方式3.方式1的醚基燃料，其中二甲醚的含量為8-15重量份，乙醇的含量為 85-92重量份，丁二酰亞胺的含量為0. 006-0. 015重量份，其中二甲醚和乙醇的總重量為 100重量份。方式4.方式1的醚基燃料，其中二甲醚的含量為10-15重量份，乙醇的含量為 85-90重量份，丁二酰亞胺的含量為0. 008-0. 012重量份，其中二甲醚和乙醇的總重量為 100重量份。方式5.方式1-4任一項的醚基燃料，其中所述醚基燃料由二甲醚、乙醇和丁二酰 亞胺組成。方式6.方式1-5任一項的醚基燃料，其中所述醚基燃料是汽車燃料。方式7.方式1-6任一項的醚基燃料，其中所述醚基燃料是汽油發(fā)動機燃料。方式8. —種混合燃料，包含方式1-7任一項的醚基燃料和選自汽油、180號溶劑油 中的至少一種其它燃料。方式9.方式8的混合燃料，其中所述醚基燃料的含量為所述混合燃料的1-99重量％。方式10.方式8或9的混合燃料，其中所述醚基燃料的含量為所述混合燃料的 10-90 重量 ％。
方式11.方式8-10任一項的混合燃料，其中所述醚基燃料的含量為所述混合燃料 的20-80重量％。方式12.方式8-11任一項的混合燃料，其中所述汽油為90號、93號、97號、100號 或103號汽油。方式13.方式8-12任一項的混合燃料，其中所述汽油為甲醇汽油或乙醇汽油。方式14.方式8-13任一項的混合燃料，其中在所述混合燃料中，所述180號溶劑 油的含量不超過混合燃料總重量的20%。方式15.方式8-14任一項的混合燃料，其由方式1-7任一項的醚基燃料和選自汽 油、180號溶劑油中的至少一種其它燃料組成。
具體實施例方式本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量的試驗以及篩選，意料不到地發(fā)現(xiàn)可以使用包含二甲 醚、乙醇和丁二酰亞胺的新型燃料來解決或部分克服本領(lǐng)域的上述問題。本發(fā)明的第一方面本發(fā)明的第一方面涉及一種新型醚基燃料，該新型醚基燃料是基于二甲醚的燃 料。具體而言，該新型醚基燃料包含二甲醚、乙醇和丁二酰亞胺。本發(fā)明的新型醚基燃料不使用石油資源，不但可以完全代替來源于石油的汽油作 為燃料用于汽車工業(yè)，還可以使用來自于農(nóng)作物的乙醇作為主要成分。迄今為止，從現(xiàn)有 技術(shù)中無法預(yù)料到包含二甲醚、乙醇和丁二酰亞胺作為主要組分的組合物可以作為燃料使 用，特別是可以作為車用燃料使用來代替汽油。從現(xiàn)有技術(shù)中根本無法預(yù)料到由二甲醚、乙 醇和丁二酰亞胺組成的醚基燃料可以完全代替常規(guī)汽油用于汽車燃料或其它交通工具或 動力設(shè)備的燃料。汽油通常是C4-C10烷烴的混合物，并含有苯和甲苯、芳烴與烯烴等物質(zhì)。本文中“汽油”包括普通汽油，甲醇汽油和乙醇汽油。本發(fā)明的醚基燃料不含汽油主要組分，即本發(fā)明的醚基燃料不含有C4以上烴，例 如C4-C10烷烴，苯等等。在本文中，“不含有C4以上烴”是指不有意添加C4以上烴。本發(fā)明的醚基燃料主要包含二甲醚、乙醇和丁二酰亞胺。一般而言，在本發(fā)明的醚 基燃料中，二甲醚的含量可以為4-15重量份，而乙醇的含量可以為85-96重量份，丁二酰亞 胺的含量為0.005-0. 02重量份，其中二甲醚和乙醇的總重量為100重量份。優(yōu)選地，在該 醚基燃料中，二甲醚的含量為8-15重量份，乙醇的含量為85-92重量份，丁二酰亞胺的含量 為0.006-0. 015重量份，其中二甲醚和乙醇的總重量為100重量份。更優(yōu)選地，在該醚基 燃料中，二甲醚的含量為10-15重量份，乙醇的含量為85-90重量份，丁二酰亞胺的含量為 0. 008-0. 012重量份，其中二甲醚和乙醇的總重量為100重量份。下面對這三種組分進行詳細描述。二甲醚是一種無色、無味且無毒的化合物。二甲醚在常溫和常壓下為氣體。其分 子量為46，含氧量為35，空燃比為9，空燃混合氣熱值高于柴油(3067/2911)，十六烷值為 60 (比柴油高5-12個單位)，尾氣排放中⑶和HC比汽油分別低55%和86%。因此，二甲 醚的燃燒比汽油更完全，燃燒產(chǎn)物比汽油更環(huán)保。二甲醚的燃燒性能和機械性能好，爆發(fā)力 強，這些性能都優(yōu)于甲基叔丁基醚。
乙醇在本申請中是指無水乙醇，其含氧量高(約35%)，辛烷值大(乙醇辛烷值為 111，比汽油高14-21個單位)，污染排放物優(yōu)于汽油。乙醇的來源廣泛，特別是可以由發(fā)酵 法由木薯、秸稈，特別是玉米制備，成本較低。在我國，由于乙醇汽油已經(jīng)得到使用，因此乙 醇，特別是用于燃料的乙醇的供應(yīng)已經(jīng)不成為問題。本發(fā)明所使用的二甲醚可以來自煤基多聯(lián)產(chǎn)即化肥廠廢棄循環(huán)利用之再生材料， 來源廣泛，并且成本低廉。丁二酰亞胺(CAS =123-56-8)的分子式為C4H5NO2,分子量為99. 09，亦稱為琥珀酰
亞胺、2，5-吡咯啉二酮、琥珀酸二酰亞胺等，其結(jié)構(gòu)式如下所示
權(quán)利要求
1.一種醚基燃料，包含二甲醚、乙醇和丁二酰亞胺。
2.權(quán)利要求1的醚基燃料，其中二甲醚的含量為4-15重量份，乙醇的含量為85-96重 量份，丁二酰亞胺的含量為0. 005-0. 02重量份，其中二甲醚和乙醇的總重量為100重量份。
3.權(quán)利要求1的醚基燃料，其中二甲醚的含量為8-15重量份，乙醇的含量為85-92重 量份，丁二酰亞胺的含量為0. 006-0. 015重量份，其中二甲醚和乙醇的總重量為100重量 份。
4.權(quán)利要求1的醚基燃料，其中二甲醚的含量為10-15重量份，乙醇的含量為85-90 重量份，丁二酰亞胺的含量為0. 008-0. 012重量份，其中二甲醚和乙醇的總重量為100重量 份。
5.權(quán)利要求1-4任一項的醚基燃料，其中所述醚基燃料由二甲醚、乙醇和丁二酰亞胺 組成。
6.權(quán)利要求1-5任一項的醚基燃料，其中所述醚基燃料是汽車燃料。
7.權(quán)利要求1-6任一項的醚基燃料，其中所述醚基燃料是汽油發(fā)動機燃料。
8.一種混合燃料，包含權(quán)利要求1-7任一項的醚基燃料和選自汽油、180號溶劑油中的 至少一種其它燃料。
9.權(quán)利要求8的混合燃料，其中所述醚基燃料的含量為所述混合燃料的1-99重量％。
10.權(quán)利要求8或9的混合燃料，其中所述醚基燃料的含量為所述混合燃料的10-90重量％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型清潔燃料，具體而言，本發(fā)明涉及一種清潔的醚基燃料。本發(fā)明的醚基燃料包含二甲醚、乙醇和丁二酰亞胺。更具體地，該醚基燃料可以僅僅由二甲醚、乙醇和丁二酰亞胺形成。本發(fā)明的醚基燃料可以替代汽油用于汽車以及其它使用汽油發(fā)動機的交通工具或者或動力設(shè)備。本發(fā)明還涉及包含本發(fā)明的醚基燃料和選自汽油、和溶劑油中的至少一種其它燃料的混合燃料。
文檔編號C10L1/04GK102127469SQ201010000710
公開日2011年7月20日 申請日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者董書君, 陳宗勇 申請人:北京蘭凱博能源科技有限公司