一种高效环保型改性新醇基复合燃料及其制备方法与流程

1.本发明涉及c10l燃料技术领域，更具体地，本发明提供了一种高效环保型改性新醇基复合燃料及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，原油出现全球范围内的紧缺，出现原油价格不断上涨的现象。而我国作为一个能源消耗大国，每年对于原油的进口数量不断增加，随着“清洁环保”的理念不断深入，开发一种可再生能源代替原油，并将其作为车用燃料成为了燃料领域研发工作者们的工作重心之一。目前，改性甲醇作为一类新型复合燃料已经在燃料领域得到了应用，但现有技术中的改性甲醇仍存在一些需要解决的技术问题。
3.专利公开号为cn113088349a的中国发明专利公开了一种民用改性甲醇燃料及其制备方法，在本公开专利中向甲醇中加入甲基叔丁基醚、苯并三氮唑、二乙醇胺等改性剂，着重解决了现有技术中民用甲醇燃料热值低、易腐蚀燃具、管道设备的问题，但其改性剂中采用甲基叔丁基醚，其易挥发造成对环境的污染，同时会对人体呼吸道和皮肤具有一定的刺激作用，不利于改性甲醇的大规模推广使用。
4.专利公开号为cn113174276a的中国发明专利公开了一种压燃式改性甲醇燃料及其制备工艺，在本公开专利中采用异丙醇、叔丁醇、二甲基甲酰胺等物质对甲醇进行改性，制备得到的改性改性甲醇可被用于压燃式发动机，与柴油具有优异的相容性，长期储存稳定性，但其方案制备得到改性甲醇燃料的低温稳定性、燃烧完全性、环保性以及对车辆的提速性没有得到突出体现，进一步限制了改性甲醇的实际使用范围。
5.因此，开发一种不仅不对损坏发动机，还对发动机具有一定保护作用，且具有优异低温稳定性、燃烧充分动力足，同时对环境友好，不排放污染气体的高效环保型改性新醇基复合燃料在车用燃料领域具有潜在的应用前景。


技术实现要素：

6.为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种高效环保型改性新醇基复合燃料，按质量百分比计，制备原料包括以下组分：烷烃类化合物30-50％，甲苯及其衍生物20-30％，添加剂1-3％，甲醇补充余量至100％。
7.作为本发明一种优选的技术方案，所述烷烃类化合物的碳原子数为5-9。
8.作为本发明一种优选的技术方案，所述烷烃类化合物包括正戊烷、辛烷、正庚烷、正己烷中的至少一种。
9.作为本发明一种更优选的技术方案，所述烷烃类化合物为正戊烷、辛烷，正戊烷和辛烷的质量比为(0.5-1.5)：(0.5-1.5)。
10.作为本发明一种最优选的技术方案，所述正戊烷和辛烷的质量比为1：1。
11.作为本发明一种优选的技术方案，所述甲苯及其衍生物包括邻二甲苯、间二甲苯、连三甲苯、对二甲苯、甲苯中的至少一种。
12.作为本发明一种更优选的技术方案，所述甲苯及其衍生物为邻二甲苯、连三甲苯，邻二甲苯和连三甲苯的质量比为(0.5-1.5)：(1-2)。
13.作为本发明一种最优选的技术方案，所述邻二甲苯和连三甲苯的质量比为1：1.5。
14.作为本发明一种优选的技术方案，所述添加剂包括二甲基乙酰胺、硝酸乙丙酯、乙二醇单甲醚、二异丙醚、脂肪醇、月桂醇、多原粗醇、乙酸异丁酯、丙酸丁酯、异丙醇、异丙基甲基苯酚中的至少一种。
15.作为本发明一种更优选的技术方案，所述添加剂为二甲基乙酰胺、硝酸乙丙酯、乙二醇单甲醚、二异丙醚、脂肪醇、月桂醇、多原粗醇。
16.作为本发明一种优选的技术方案，所述二甲基乙酰胺、硝酸乙丙酯、乙二醇单甲醚、二异丙醚、脂肪醇、月桂醇、多原粗醇的质量比为(0.6-1.4)：(0.5-1.5)：(0.5-1.5)：(0.8-1.6)：(0.2-1.4)：(0.3-0.5)(3.5-4.5)。
17.作为本发明一种更优选的技术方案，所述二甲基乙酰胺、硝酸乙丙酯、乙二醇单甲醚、二异丙醚、脂肪醇、月桂醇、多原粗醇的质量比为1：1：1：1：1：1：4。
18.本技术人发现，当向甲醇中加入同时加入正戊烷、辛烷、邻二甲苯、连二甲苯后，可以赋予甲醇优异的稳定性和抗腐蚀性，在车用燃料领域具有广泛的应用范围。本技术人意外发现，当严格控制体系中正戊烷、辛烷的质量比为1：1，邻二甲苯、连二甲苯的质量比为1:1.5时，具有优异的低温储存稳定性，可以实现在-40℃的长期稳定储存，不变质不分层，但改性复合燃料仍存在易出现积碳、易损耗发动机的问题；本技术人经过大量的创造性思路和劳动意外发现，当向体系中引入二甲基乙酰胺、乙二醇单甲醚、二异丙醚、硝酸乙丙酯，尤其当二甲基乙酰胺、乙二醇单甲醚、二异丙醚、硝酸乙丙酯的质量比为1：1：1：1时，可以以本体系中的正戊烷、辛烷、邻二甲苯、连二甲苯通过协同作用增强改性复合燃料稳定性的同时，还改善了燃料中醇类物质和烃类物质间的相容性，促进了改性复合燃料的充分燃烧，有效解决了现有技术中甲醇燃料燃烧不充分的缺点；此外，本技术人还意外发现当向体系中加入质量比为1：1：4的脂肪醇、月桂醇、多原粗醇，可以与本体系中的二甲基乙酰胺、乙二醇单甲醚、二异丙醚、硝酸乙丙酯、正戊烷、辛烷、邻二甲苯、连二甲苯协同作用，在减低气阻形成的同时，显著降低了尾气污染物的排放量，制备得到的改性新醇基复合燃料具有优异的环保性，符合现代工业的研发理念。
19.本发明第二方面提供了一种高效环保型改性新醇基复合燃料的制备方法，包括以下步骤；
20.将烷烃类化合物，甲苯及其衍生物，添加剂，甲醇置于反应釜中，在20-30℃搅拌均匀，静置24-48h，即得所述高效环保型改性新醇基复合燃料。
21.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
22.1、本发明制备得到的高效环保型改性新醇基复合燃料，通过向体系中加入质量比为1：1：1：1.5的正戊烷、辛烷、邻二甲苯、连二甲苯，制备得到的复合燃料具有优异的低温储存稳定性，不变质不分层，且对发动机没有腐蚀性，延长了发动机的使用寿命；
23.2、本发明制备得到的高效环保型改性新醇基复合燃料，当向体系中加入二甲基乙酰胺、乙二醇单甲醚、二异丙醚、硝酸乙丙酯，可以在提升复合燃料稳定性的同时，保证了复合燃料的充分燃烧，增强了燃料的动力，有效解决了甲醇燃料燃烧不充分的缺点，将制备得到的复合燃料用于车用燃料时，具有优异的提速性，可以实现短时间的提速，降低了油量的
消耗；
24.3、本发明制备得到的高效环保型改性新醇基复合燃料，当向体系中加入质量比为1：1：4的脂肪醇、月桂醇、多原粗醇，可以与本体系中其它物质协同作用，在降低气阻形成的基础上，降低了汽车为期污染物的排放量，具有优异的环保型，对环境友好无污染；
25.4、本发明制备得到的高效环保型改性新醇基复合燃料，当体系中二甲基乙酰胺、乙二醇单甲醚、二异丙醚、硝酸乙丙酯的质量比为1：1：1：1时，其与本体系中的正戊烷、辛烷、邻二甲苯、连二甲苯通过协同作用，制备得到的改性新醇基复合燃料，能够在汽车喷油嘴处形成一层保护膜，可以有效的降低积碳的生产，对发动机起到一定的保护作用；
26.5、本发明制备得到的高效环保型改性新醇基复合燃料，使用正戊烷、辛烷、邻二甲苯、连二甲苯、二甲基乙酰胺、乙二醇单甲醚、二异丙醚、硝酸乙丙酯，尤其当二甲基乙酰胺、乙二醇单甲醚、二异丙醚、硝酸乙丙酯、脂肪醇、月桂醇、多原粗醇对甲醇进行改性，制备得到改性新醇基复合燃料的尾气污染物排放量与汽油相比显著下降，同时具有优异的低温储存稳定性，还有效缓解了甲醇燃料易积碳的问题，可以作为一类新型燃料代替传统汽油，在车用燃料领域具有潜在的应用前景。
具体实施方式
27.实施例
28.实施例1
29.实施例1提供了一种高效环保型改性新醇基复合燃料，按质量百分比剂，制备原料包括以下组分：正戊烷20％，辛烷20％，邻二甲苯10％，连三甲苯15％，二甲基乙酰胺0.2％，硝酸乙丙酯0.2％，乙二醇单甲醚0.2％，二异丙醚0.2％，脂肪醇0.2％，月桂醇0.2％，多原粗醇0.8％，甲醇补充余量至100％。
30.所述一种高效环保型改性新醇基复合燃料的制备方法，包括以下步骤；
31.将正戊烷，辛烷，邻二甲苯，连三甲苯，二甲基乙酰胺，硝酸乙丙酯，乙二醇单甲醚，二异丙醚，脂肪醇，月桂醇，多原粗醇，甲醇置于反应釜中，在20-30℃搅拌均匀，静置36h，即得所述高效环保型改性新醇基复合燃料。
32.对比例1
33.对比例1的具体实施方式同实施例1，不同之处在于，没有加入邻二甲苯，连三甲苯。
34.对比例2
35.对比例2的具体实施方式同实施例1，不同之处在于，没有加入二甲基乙酰胺，硝酸乙丙酯，乙二醇单甲醚，二异丙醚。
36.对比例3
37.对比例3的具体实施方式同实施例1，不同之处在于，没有加入脂肪醇，月桂醇，多原粗醇。
38.性能评价
39.(1)低温稳定性
40.将装有5ml实施例1、对比例1-3制备得到的复合燃料的10ml圆底烧杯置于-40℃冰箱中30天后取出，观察复合燃料的状态；
41.若无分层、沉淀，则为i级；
42.若出现分层或沉淀，则为ii级，测得数据见表1；
43.(2)整车台架实验
44.将实施例1制备得到的改性新醇基复合燃料按照gb/t18297-2001、gb/t18352.6-2016、gb/t19578-2014的方法进行整车整车台架试验。
45.①
试验设备：
46.主要设备型号整车康玲x6 1.6l汽油车底盘测功机系统奥利地avl底盘测功机系统排放分析仪日本horiba cvs排放测试系统整车环境仓德国wiss整车环境仓
47.②
试验条件：
48.按照gb/t19578-2014乘用车燃料消耗量限值规范要求执行试验，其中为了对比改性新醇基复合燃料对发动机性能的影响，增加了60km/h的稳态对比试验，测试在稳态工况条件下分别按照gb/t18297-2001和gb/t18352.6-2016的方法对汽油和改性新醇基复合燃料的油耗(测得数据见表2)及排放对比试验(测得数据见表3)。
49.表1低温稳定性数据
[0050] 低温稳定性(-40℃)实施例1i级对比例1ii级对比例2ii级
[0051]
表2整车台架试验油耗对比数据
[0052][0053]
表3整车nedc循环工况排放对比数据
[0054]
[0055]
由表1、2和3可以看出，实施例1具有优异的低温储存性，且对氮氧化物(no
x
)、一氧化碳(co)、碳氢化合物(hc)、甲烷(ch4)和非甲烷碳氢(nmhc)的排放改善比较明显，尾气污染物的排放量显著降低，具有优异的环保性。