本發(fā)明涉及車(chē)用清潔燃料，具體是一種能減少汽車(chē)尾氣污染物排放的醇醚燃料，及含所述醇醚燃料的減排汽油。

技術(shù)背景

目前，我國(guó)汽車(chē)的社會(huì)保有量已超過(guò)2.6億輛，汽車(chē)排放的污染物嚴(yán)重影響了大氣環(huán)境。其中，一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔?CH)、氮氧化物(NO_X)對(duì)人體的危害最大，NO_X也是造成霧霾天氣的重要原因。同時(shí)，含碳量較高的石油燃料還增加了CO₂的排放，加劇了大氣的“室溫效應(yīng)”。為此，各國(guó)政府高度重視，以從未有過(guò)的力度來(lái)治理大氣污染。

在治理汽車(chē)尾氣污染物中，我國(guó)政府以最大的力度，不斷提高汽車(chē)尾氣排放的限值，汽車(chē)行業(yè)不斷提高出廠車(chē)的排放標(biāo)準(zhǔn)，主要改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)外減排裝置，如三元催化器等，要求出租車(chē)每年更換一次三元催化器，同時(shí)要求，石油行業(yè)加緊煉出國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)汽油，而國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)汽油與國(guó)Ⅲ和國(guó)Ⅳ汽油相比，僅是硫含量減少；對(duì)減少碳排放和氮氧化物排放沒(méi)有大的貢獻(xiàn)。

目前，我國(guó)有五省區(qū)二十七市封閉使用乙醇汽油E₁₀，山西部分城市使用甲醇汽油M₁₅。乙醇是可再生的生物質(zhì)能源，是要大力發(fā)展的，但長(zhǎng)期發(fā)展緩慢，燃料乙醇2001年為130萬(wàn)噸，至今也只有192萬(wàn)噸，還存在與人爭(zhēng)糧，與糧爭(zhēng)地問(wèn)題。而纖維素乙醇，長(zhǎng)期未突破高成本的瓶頸，現(xiàn)有的燃料乙醇企業(yè)，均需要國(guó)家財(cái)政補(bǔ)貼方能維繼。

甲醇是天然氣或煤化工的產(chǎn)物，產(chǎn)量大、成本低、市場(chǎng)嚴(yán)重過(guò)剩。作為汽車(chē)燃料，因其熱值低、毒性大、腐蝕性、溶賬性強(qiáng)受到諸多爭(zhēng)議。初期使用甲醇汽油的老舊車(chē)，特別容易發(fā)生燒毀油泵的事故。

甲醇和乙醇均屬低碳含氧燃料，將其分別混配在汽油中，可以使汽油在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒更加充分，從而降低了發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)CO和CH的排放量，但它們均不能減排NO_X，反而有所提高，因NO_X是高溫富氧下的產(chǎn)物，與CO和CH的排放成蹺蹺板效應(yīng)。

發(fā)明的內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種不需要改變現(xiàn)有汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，即可通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒中，大幅度減排CO和CH，同時(shí)也減排NO_X的醇醚燃料及其減排汽油。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案之一是：一種醇醚燃料，其組分和體積比如下：

乙醇 3-5

二甲氧基二甲醚 5-7

所述二甲氧基二甲醚為燃料級(jí)，含量大于99.5％，不含甲醛，硫含量不大于10ppm；

所述乙醇為含量95％的乙醇，應(yīng)符合《工業(yè)酒精》或《食品酒精》國(guó)標(biāo)的技術(shù)要求，優(yōu)選《工業(yè)酒精》或《食品酒精》中含量95％的乙醇的優(yōu)級(jí)品。

本發(fā)明的技術(shù)方案之二是：一種含上述醇醚燃料的減排汽油，按體積比包括以下組分：

所述商品車(chē)用汽油為符合國(guó)Ⅳ或國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)的普通汽油。

所述尿素水溶液中的尿素采用車(chē)用尿素，符合GB29518-2013質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，溶解到蒸餾水中，配成尿素含量33％～40％的水溶液。

所述增溶劑組分包括：改性大豆磷脂、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO、乙醇胺及高碳醇的組合物，體積比如下：

其中脂肪醇聚氧乙烯醚選自AEO_4-9；乙醇胺選自一乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺；高碳醇選自正丁醇、正戊醇、異戊醇、正辛醇及異辛醇。所述增溶劑屬于兩性離子表面活性劑和非離子型表面活性劑的混合型，其增溶力為在25℃時(shí)，2.5ml水/(10ml增溶劑/90ml正庚烷)呈透明。即在25℃下，將10ml增溶劑加到90ml正庚烷中，再加入2.5ml蒸餾水，混合液呈透明狀。

增溶劑的作用是幫助將醇醚含氧燃料、尿素水溶液和商品汽油溶為一體，成為透明穩(wěn)定的清潔燃料，從而實(shí)現(xiàn)了減排汽油的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用功能。

上述醇醚燃料調(diào)配的減排汽油在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)高溫高壓下，成分中微量尿素將離解出NH₃，與產(chǎn)生的NO_X發(fā)生選擇性非催化還原反應(yīng)(SNCR法)，反應(yīng)式如下：2H₂NCONH₂+4NO+O₂＝4N₂+4H₂O+2CO₂。

同時(shí)，減排汽油中含有微量水分，通過(guò)“微爆”作用，可使汽油燃燒更加充分，水蒸氣的蒸發(fā)，產(chǎn)生水煤氣反應(yīng)，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)缸壁溫度等也對(duì)減排污染物起到了重要的作用。

上述醇醚燃料的制備方法是：在常溫常壓下將乙醇加入二甲氧基二甲醚中攪拌混勻即可。

上述含醇醚燃料的減排汽油的制備方法是：

1.常溫常壓下將上述醇醚燃料按規(guī)定比例加入到車(chē)用汽油中。若在大型油罐中配調(diào)需用油泵循環(huán)均質(zhì)，若在運(yùn)輸油罐車(chē)中調(diào)配，則無(wú)須油泵均質(zhì)，可將醇醚燃料按比例直接注入油罐車(chē)中，在運(yùn)輸途中便可自動(dòng)均質(zhì)。

2.最后將車(chē)用尿素水溶液和增溶劑一齊加入醇醚汽油中，也可先將車(chē)用尿素水溶液與增溶劑混合后，按規(guī)定比例加入醇醚汽油中，無(wú)須攪拌，將在醇醚汽油中自動(dòng)分散均勻。

上述增溶劑的制備方法是：按組分配比后混勻即可。

本發(fā)明由于上述技術(shù)方案而產(chǎn)生的技術(shù)效果是顯著的：即

本發(fā)明中，含量95％的乙醇和二甲氧基二甲醚混合的醇醚燃料，有以下優(yōu)點(diǎn)：

①性能互補(bǔ)：既克服了二甲氧基二甲醚沸點(diǎn)較低，飽和蒸氣壓較高，辛烷值偏低的缺陷，又克服了95乙醇在汽油中低溫穩(wěn)定性較差的缺陷，醇醚混合燃料的研究法辛烷值可達(dá)93以上，飽和蒸汽壓從88kpa降至68kpa左右，所調(diào)配的醇醚減排汽油清澈透明，在低溫-40℃仍未出現(xiàn)相分離，適于我國(guó)絕大多數(shù)地域使用。

②本發(fā)明的醇醚燃料因極性小于甲醇和乙醇、溶解汽車(chē)油箱、油路中的極性污垢速度緩慢，加之增溶劑的分散作用，不易堵塞油路中的過(guò)濾網(wǎng)、膜，故首次使用減排汽油的車(chē)輛，無(wú)須清洗油箱、油路。這一使用特性，明顯優(yōu)于甲醇汽油和乙醇汽油。

③本發(fā)明的醇醚燃料的價(jià)格低于95乙醇，更低于無(wú)水乙醇，不用國(guó)家財(cái)政補(bǔ)貼也有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

④市場(chǎng)供應(yīng)量比現(xiàn)有乙醇汽油增大3倍以上，可滿足更多地區(qū)車(chē)輛減排。

⑤最大限度利用國(guó)內(nèi)現(xiàn)有資源，整合可再生的生物質(zhì)能源乙醇和煤基化工甲醇衍生物，以及煤炭的清潔利用三大產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)我國(guó)清潔能源的可持續(xù)發(fā)展。

本發(fā)明中由醇醚燃料調(diào)配的減排汽油，除含氧組分和水分指標(biāo)外，其他各項(xiàng)油品理化指標(biāo)，均與GB18351-2013乙醇汽油的技術(shù)要求相同。

附圖說(shuō)明

圖1是排放達(dá)標(biāo)車(chē)輛加入汽油減劑前后HC排放柱狀對(duì)比圖；

圖2是排放達(dá)標(biāo)車(chē)輛加入汽油減排劑前、后CO排放柱狀對(duì)比圖；

圖3為排放達(dá)標(biāo)車(chē)輛加入汽油減排劑前、后NO_X排放柱狀對(duì)比圖；

圖4為排放不達(dá)標(biāo)車(chē)輛加入汽油減排劑前、后HC排放柱狀對(duì)比圖；

圖5為排放不達(dá)標(biāo)車(chē)輛加入汽油減排劑前、后CO排放柱狀對(duì)比圖；

圖6為排放不達(dá)標(biāo)車(chē)輛加入汽油減排劑前、后NO_X排放柱狀對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一醇醚燃料

1、按體積比：乙醇與二甲氧基二甲醚為5∶5；

2、按體積比：乙醇與二甲氧基二甲醚為4.5∶5.5；

3、按體積比：乙醇與二甲氧基二甲醚為4∶6；

4、按體積比：乙醇與二甲氧基二甲醚為3.5∶6.5；

5、按體積比：乙醇與二甲氧基二甲醚為3∶7。

所述乙醇為含量95％的乙醇，優(yōu)選其國(guó)標(biāo)中的優(yōu)級(jí)品。所述二甲氧基二甲醚為燃料級(jí)，含量99.5％以上，不含甲醛，硫含量不大于10ppm。

上述醇醚燃料的制備方法是：在常溫常壓下將乙醇加入二甲氧基二甲醚中攪拌混勻即可。

實(shí)施例二增溶劑

其中正丁醇與正辛醇的配比任意或等量

其中異辛醇或異戊醇的配比任意或等量。

所述改性大豆磷脂，可采用市售的改性大豆磷脂。

實(shí)施例三含實(shí)施例一所述醇醚燃料及實(shí)施例二增溶劑的減排汽油

1、按體積比：

2、按體積比：

3、按體積比：

4、按體積比：

5、按體積比：

商品車(chē)用汽油采用符合國(guó)Ⅳ或國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)的普通汽油。

所述尿素水溶液中的尿素采用車(chē)用尿素，符合GB29518-2013質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，溶解到蒸餾水中，配成尿素含量33％～40％的水溶液。

上述減排汽油的制備方法是：

1、將混合醇醚燃料按配方體積比加入到汽油中，攪拌均勻。

2、將車(chē)用尿素水溶液與增溶劑混合，同時(shí)加入醇醚汽油中，攪拌均勻。

3、大油罐中調(diào)配須用機(jī)泵循環(huán)均質(zhì)，油罐車(chē)調(diào)配無(wú)須使用機(jī)泵循環(huán)均質(zhì)，運(yùn)途中自動(dòng)均質(zhì)。

實(shí)施例四減排測(cè)試

用實(shí)施例三所述的減排汽油在重慶市法定的汽車(chē)尾氣檢測(cè)站，隨機(jī)抽取達(dá)標(biāo)車(chē)輛9臺(tái)和不達(dá)標(biāo)車(chē)輛22臺(tái)進(jìn)行使用，將使用普通國(guó)Ⅳ汽油與使用減排汽油的尾氣排放數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，其減排效果如下：

表1、排放達(dá)標(biāo)車(chē)輛減排劑加入前、后穩(wěn)態(tài)工況法檢測(cè)結(jié)果

注：汽油減排劑為按比例加入的醇醚燃料、尿素水溶液及增溶劑的總和。從表1數(shù)據(jù)可以計(jì)算出，加入減排劑后，碳?xì)浠衔锲骄陆德蕿椋?/p>

$\frac{33-17}{33}\×100\%=48.83\%$

一氧化碳平均下降率為：

$\frac{0.3-0.13}{0.3}\×100\%=57.2\%$

氮氧化合物平均下降率為：

$\frac{679-348}{679}\×100\%=48.75\%$

根據(jù)上述結(jié)果所做出的柱狀圖參見(jiàn)圖1-3(圖中數(shù)值為9臺(tái)車(chē)的平均值)計(jì)算結(jié)果表明，加入減排劑后，三種有害污染物的排放下降明顯，其氮氧化合物(NO_X)最低下降了48.75％。

表2、排放不達(dá)標(biāo)車(chē)減排劑加入前、后穩(wěn)態(tài)工況法檢測(cè)結(jié)果

注：汽油減排劑為按比例加入的醇醚燃料、尿素水溶液及增溶劑的總和。根據(jù)上表計(jì)算統(tǒng)計(jì)結(jié)果做出相應(yīng)柱狀圖如圖4-6。

根據(jù)表3統(tǒng)計(jì)結(jié)果可計(jì)算出，加入汽油車(chē)減排劑前、后碳?xì)浠衔锲骄陆德蕿椋?/p>

$\frac{252-46.18}{252}\×100\%=81.67\%$

加入汽油車(chē)減排劑前、后一氧化碳平均下降率為：

$\frac{2.08-0.42}{2.08}\×100\%=79.8\%$

加入汽油車(chē)減排劑前、后氮氧化合物平均下降率為：

$\frac{716.9-284.8}{716.9}\×100\%=60.27\%$

以上可見(jiàn)，汽車(chē)使用本減排汽油，能夠在大幅降低CO和CH的同時(shí)，也降低NO_X，老舊車(chē)尤為明顯。這對(duì)于減少汽車(chē)尾氣對(duì)大氣的污染具有重要意義。

實(shí)施例五使用實(shí)施例三的減排汽油進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架性能試驗(yàn)

用實(shí)施例三所述的減排汽油在四川西華大學(xué)國(guó)家認(rèn)證的汽車(chē)產(chǎn)品檢測(cè)中心進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的臺(tái)架性能試驗(yàn)。

試驗(yàn)內(nèi)容：排放性能對(duì)比測(cè)試、動(dòng)力性能對(duì)比測(cè)試、經(jīng)濟(jì)性能對(duì)比測(cè)試。

試驗(yàn)對(duì)象：

油料：實(shí)施例三.1減排汽油(醇醚加入量為10％)，市售中石油93號(hào)商品汽油。

試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)：重慶長(zhǎng)安公司C10型汽油機(jī)

試驗(yàn)主要儀器及設(shè)備：HORI BA排放測(cè)試儀、發(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試儀、電渦流測(cè)功機(jī)等。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

C10型發(fā)動(dòng)機(jī)在燃用減排汽油和商品汽油時(shí)的性能：

1、三元催化反應(yīng)器前端，燃用減排汽油比普通汽油對(duì)NO_X、CH、CO排放均有不同程度下降，其中CH、CO排放下降40％左右，NO_X排放下降8.9％。

2、以體積計(jì)量的燃油消耗基本無(wú)變化。

3、動(dòng)力性能基本相當(dāng)。

通過(guò)以上測(cè)試結(jié)果表明：本發(fā)明的減排汽油能實(shí)現(xiàn)全面減排。盡管NO_X排放幅度有待提高，但已經(jīng)打破了在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)CH、CO排放和NO_X排放的treat-off效應(yīng)，即蹺蹺板效應(yīng)，明顯的優(yōu)于現(xiàn)有的乙醇汽油和甲醇汽油，因?yàn)樗鼈兣欧诺腘O_X比普通汽油反而升高近20％。

燃用本發(fā)明減排汽油與發(fā)動(dòng)機(jī)外優(yōu)質(zhì)三元催化器結(jié)合，汽車(chē)可得到最佳減排效果，并大大延續(xù)三元催化器的使用壽命。