專利名稱：基于乙醇的柴油燃料的制作方法
基于乙醇的柴油燃料
本申請涉及一種基于乙醇的柴油燃料。乙醇越來越多地作為火花點火發(fā)動機的燃料。目前在巴西使用的火花點火發(fā)動機 燃料是不同比例的乙醇和汽油的混合物。E85，其由85%的無水乙醇和15%的汽油組成，已 經(jīng)在瑞典使用了多年。然而，迄今為止基于乙醇的燃料并不適合柴油發(fā)動機，主要是因為兩個原因。首 先，自動點火會有相當(dāng)?shù)狞c火延遲，這是由于乙醇的十六烷值只有約8造成的，而適宜的柴 油燃料要求大于30的十六烷值。另外，點火后的燃燒速度要大大低于常規(guī)柴油燃料的燃燒 速度，這會造成效率的損失。眾所周知，將柴油發(fā)動機的壓縮比從約17-約18增加到約28是為了改善自動點 火。瑞典的Scania公司選擇了其中提高了終點溫度的該發(fā)動機方案。然而，這會導(dǎo)致發(fā)動 機的機械應(yīng)變提高，這最終只能通過減少功率來避免。此外，還不得不向E85中添加其量為 約3-約7% (ν/ν)的基于高分子量、沒有揮發(fā)性的聚乙二醇衍生物的點火加速劑。這種柴 油燃料還有一個商品名稱Etamax D。然而，由于加入了聚乙二醇衍生物，Etamax D的使用 會造成不希望的顆粒物排放(SAE2004-01-1987)。使用根據(jù)US 5，628，805的甘油乙氧基化物作為點火加速劑已經(jīng)證明會有顆粒物 排放等缺點。EP 0403516中記載了一種基于乙醇的柴油燃料，其包含作為點火改進劑的聚亞烷 基二醇化合物。然而，這種燃料不是特別有效率，且會導(dǎo)致不希望的顆粒物排放。本發(fā)明的目的就是基于避免以上的缺點，尤其是顆粒物排放，并提供一種基于乙 醇的柴油燃料，該燃料可用于常規(guī)的柴油發(fā)動機。該目的可以通過一種基于乙醇的柴油燃料來實現(xiàn)，該基于乙醇的柴油燃料包含約 60-約90% (ν/ν)的乙醇，至多約20% (ν/ν)的鏈長度約為10-約40的線性二烷基醚以及 它們的混合物，和0-約30重量％的燃燒加速劑。因此，將一種或多種線性二烷基醚，其燃燒過程中基本上沒有顆粒物排放，加入 到乙醇中。只產(chǎn)生了不可燃有機化合物的顆粒，而這些不可燃的有機化合物的顆?？梢栽?氧化催化劑處被除去。本發(fā)明的柴油燃料在測試循環(huán)中的顆粒物排放低于約5mg/kWh，優(yōu) 選在測試循環(huán)(ESC，ETC，WHDC(dieselnet.com))中低于約2mg/kWh。本發(fā)明的柴油燃料即 使在低于21的壓縮比下也可自動點火。本發(fā)明的柴油燃料可被用于常規(guī)的柴油發(fā)動機中， 并且特征在于低點火延遲、高燃燒速度和高熱值。點火延遲優(yōu)選不大于9ms，特別優(yōu)選不大 于8. 5ms，非常特別優(yōu)選不大于8. Oms0另外，一種或多種二烷基醚的使用導(dǎo)致有可能無需 變性劑。本發(fā)明的柴油燃料是一種基于生物基礎(chǔ)的高價值的柴油燃料。所述線性二烷基醚優(yōu)選的存在量為至多約10% (ν/ν)，特別優(yōu)選至多約5% (ν/ ν)。由于二烷基醚是本發(fā)明的柴油燃料含有的組分中最貴的一種，其用量越低越好。本發(fā)明的柴油燃料中使用的線性二烷基醚的鏈長度是約10-約40。計算鏈的長度 時，氧原子也包括在內(nèi)。鏈長度優(yōu)選約10-約30，特別優(yōu)選約17-約25。己醚、庚醚、辛醚、 壬醚、癸醚、十一烷基醚、十二烷基醚和十四烷基醚是特別合適的。辛醚，癸醚和十二烷基醚是特別合適的，因為它們的生產(chǎn)最經(jīng)濟。線性二烷基醚優(yōu)選只有一個醚鍵。進一步優(yōu)選線性二烷基醚沒有醇基。線性二烷基醚優(yōu)選主要是直鏈的，也就是說至多有少量的支鏈，即僅包含至多三 個、有利地是至多兩個的C1-C4烷基。如果使用了燃燒加速劑，二烷基醚優(yōu)選用作乙醇和燃燒加速劑之間的增溶劑。優(yōu) 選在-20°C下仍舊有可能進行混合。乙醇(無水)的用量為約60-約95% (ν/ν)，特別是約65-約85% (ν/ν)，特別優(yōu) 選約 70-約 80% (ν/ν) ο燃燒加速劑的存在量為約0-約30% (ν/ν)，優(yōu)選約2-約25% (ν/ν)。特別地，燃 燒促進劑的存在量為約5-約20% (ν/ν)，非常特別優(yōu)選的存在量為約5-約50% (ν/ν)。這 具有以下優(yōu)點能減少昂貴的二烷基醚的含量，同時保持了所需性能。燃燒加速劑的目標(biāo)是提高點火后的燃燒速度。此外，燃燒加速劑還提高了燃料的 熱值。燃燒加速劑優(yōu)選選自柴油燃料或火花點火發(fā)動機燃料組分。柴油燃料特別優(yōu)選加氫植物油、FAME、FAEE和它們的混合物，因為這些燃料可以與 乙醇并且也能和線性二烷基醚混合得特別良好。使用符合DINEm4214(2004)的FAME，尤其 是菜籽油甲酯(RME)，棕櫚油甲酯(PME)和大豆油甲酯(SME)，是非常特別優(yōu)選的，因為這些 能與乙醇及線性二烷基醚混合得特別良好，并仍進一步增加本發(fā)明的柴油燃料的熱值?；鸹c燃發(fā)動機燃料組分，尤其是己烷和石油醚也是適宜的，尤其是，作為燃燒加 速劑。在一個優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的基于乙醇的柴油燃料包含約60-約80 % (ν/ ν)的乙醇，約2. 5-約15% (ν/ν)的線性二烷基醚以及它們的混合物，和約15-約25% (ν/ ν)的燃燒加速劑。尤其是，本發(fā)明的基于乙醇的柴油燃料包含約65-約75% (ν/ν)的乙醇，約 2. 5-約12. 5% (ν/ν)的線性二烷基醚，和約17. 5-約22. 5% (ν/ν)的燃燒加速劑。在一個非常特別優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的基于乙醇的柴油燃料含有約75% (ν/ν)的乙醇，約5% (ν/ν)的線性二烷基醚和約20% (ν/ν)的燃燒加速劑。如果不使用燃燒加速劑，本發(fā)明的基于乙醇的柴油燃料優(yōu)選包含約70% (ν/ν)的 乙醇和約30% (ν/ν)的線性二烷基醚。


圖1是采用先進燃料點火延遲分析儀(AFIDA)對常規(guī)商業(yè)燃料Etamax D進行分析所 得到的結(jié)果圖。
圖2是采用先進燃料點火延遲分析儀(AFIDA)對以下實施例2中所得到的三種基于乙 醇的柴油燃料進行分析所得到的結(jié)果圖。
圖3是采用先進燃料點火延遲分析儀(AFIDA)對以下實施例3中所得到的三種基于乙 醇的柴油燃料進行分析所得到的結(jié)果圖。實施例1 (對比例)常規(guī)商業(yè)燃料Etamax D的點火延遲和燃燒速度采用來自NeusS β的ASG公司(US2007/0083319)的先進燃料點火延遲分析儀(AFIDA)進行分析(見圖1)。注入壓力為 800巴，腔室溫度為600°C，腔室壓力為50巴，注入時間600ms，注入量22mg。點火延遲大于25ms，換句話說，沒有點火發(fā)生。實施例2對以下給出的本發(fā)明的基于乙醇的柴油燃料進行同實施例1類似的試驗(圖2)。表 1 相比現(xiàn)有技術(shù)(Etamax D) (Etamax D > 25ms)，點火延遲減少了。除此之外，燃燒 速度明顯加快。實施例3對以下給出的本發(fā)明的基于乙醇的柴油燃料進行同實施例1類似的試驗(圖3)。表 2
相比現(xiàn)有技術(shù)(Etamax D) (Etamax D > 25ms)，點火延遲減少。除此之外，燃燒速 度明顯加快。當(dāng)使用癸醚(2)和十二烷基醚(3)時，與辛醚(1)相比，壓力增加，并由此燃 燒速度更高。實施例4 和實施例1類似，對含有70% (ν/ν)乙醇和30% (ν/ν)醚的乙醇添加劑混合物進
行測試。測定了下列點火延遲丁醚> 15ms己醚8. 5ms辛醚7. 9ms乙二醇二乙醚> 15ms甲醛縮二乙醇，"·7%> 15ms無水四氫吡喃，99%> 15ms二甲氧基甲烷，98%> 15ms正丁基乙基醚，99%> 15ms丁基乙基醚，99%> 15ms二叔丁基過氧化物[2% ] > 15ms癸醇12.5msTHF> 15ms 該實施例表明燃燒加速劑可任選地被完全省卻。
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權(quán)利要求
基于乙醇的柴油燃料，包括約60 約95％(v/v)的乙醇，至多約20％(v/v)的鏈長度為約10 約40的線性二烷基醚以及它們的混合物，和0 約30％(v/v)的燃燒加速劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的柴油燃料，其特征在于線性二烷基醚的存在量至多約為10%(v/ v)，優(yōu)選至多約為5% (v/v)
3.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的柴油燃料，其特征在于燃燒加速劑的存在量為約2-約 25% (v/v)，優(yōu)選約 5-約 20% (v/v)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的柴油燃料，其特征在于燃燒加速劑選自柴油燃料或火花 點火發(fā)動機燃料組分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的柴油燃料，其特征在于所述柴油燃料選自由加氫植物油、FAME、 FAEE和它們的混合物組成的組。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的柴油燃料，其特征在于所述FAME是滿足DINEN14214 (2004)的 FAME。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的柴油燃料，其特征在于所述滿足DINEN 14212(2004)的FAME是 菜籽油甲酯、大豆油甲酯或棕櫚油甲酯。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的柴油燃料，其特征在于火花點火發(fā)動機燃料組分是己烷或石油 醚。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的柴油燃料，其特征在于乙醇的存在量為約65-約85% (v/v)，優(yōu)選約 70-約 80% (v/v)。
全文摘要
描述了一種基于乙醇的柴油燃料，其包含約60-約90％(v/v)的乙醇，至多約20％(v/v)的鏈長度為約10-約40的線性二烷基醚以及它們的混合物，和0-約30％(v/v)的燃燒加速劑。
文檔編號C10L1/16GK101892093SQ201010176748
公開日2010年11月24日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者E·加克布 申請人:曼恩載重汽車股份公司