CN102634383B - 甲醇燃料添加剂及其制备的甲醇汽油 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油品添加剂，具体公开了一种甲醇燃料添加剂及其制备的甲醇汽油。该添加剂的组成重量份数比为：改性剂15.9-20份、氧化剂8-12份、活化剂12-8份、抗爆剂15-17份、清洁剂0.54-2.48份、催化剂40.5-34.5份、缓蚀剂8-6份、减磨润滑剂0.06-0.02份。由该添加剂配置的甲醇汽油，其甲醇和汽油混合可全溶或速溶，外观上清澈透亮、不分层、无杂质，行车试验和检验中辛烷值高、燃烧稳定、动力足、含胶质极微，对现燃汽油车的材料无腐蚀、溶胀性反应，可在不改变现燃油车发动机和供油系统前提下，与现使用无铅汽油混合或直接使用。

Description

甲醇燃料添加剂及其制备的甲醇汽油

技术领域

本发明涉及一种油品添加剂，具体涉及一种甲醇燃料添加剂及其制备的甲醇汽油。

背景技术

甲醇燃料是一种世界公认的环保型清洁燃料，权威专家预测是未来20-30年石化燃料的最佳替代燃料，但是目前的甲醇燃料还存在以下问题：

(1)甲醇燃料是甲醇与汽油的混合燃料，按照化学上“相似相容”的原则，甲醇是醇类，汽油是烃类，两者化学结构不同，因此甲醇与汽油互不相溶。

(2)、由于甲醇燃料与汽油是两种不同的燃料，理化性质不同，因此燃烧不同步，故而动力小、油耗大，易产生爆震，燃烧不充分。

(3)、醇溶胀性很强，塑料、橡胶赤裸裸暴露在甲醇中，很容易发生溶胀。

(4)、甲醇燃料少氧等等，需解决RON与MON以及安定性、蒸发性与饱和蒸汽压的问题。汽油的抗爆性用辛烷值表示，马达法辛烷值(MON)表示高转速时汽油的抗爆性，研究法辛烷值(RON)表示低转速时汽油的抗爆性。上述两种辛烷值都不能全面地反映车辆运行中燃料的抗爆性能。

(5)、甲醇燃料解决氧化问题及生成酸性物质，产生粘稠→胶质→蚀金属→RON下降→积碳严重→点火不良→增加了油耗的问题。

(6)、现燃烧汽油车发动机和油管各种制造材料工艺的标准，是与现汽油相对应的，要燃烧大比例甲醇燃料，需对发动机和供油系统进行改造问题。

因此，迫切需要研发一种新型燃料添加剂，使得甲醇汽油中的甲醇和汽油能相溶，而且生成的甲醇汽油燃烧充分、动力大、抗暴性能好、能够直接用到现在燃烧汽油的汽车中。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种甲醇燃料添加剂及其制备的甲醇汽油，该添加剂可使得甲醇和汽油能相溶，而且生成的甲醇汽油燃烧充分、动力大、抗暴性能好、能够直接用到现在燃烧汽油的汽车中。

为实现上述发明目的，本发明所采用技术方案如下：

一种甲醇燃料添加剂，其特征在于其组成重量份数比为：改性剂15.9-20份、氧化剂8-12份、活化剂12-8份、抗爆剂15-17份、清洁剂0.54-2.48份、催化剂40.5-34.5份、缓蚀剂8-6份、减磨润滑剂0.06-0.02份；

其中，所述改性剂为过氧化二叔丁基、纯苯、丙醇、二甲苯的混合物，其重量份数比为：过氧化二叔丁基3.3-6份、纯苯3.3-6份、丙醇6-2份、二甲苯3.3-6份；

其中，所述氧化剂为甲基叔丁基醚，其重量为8-12份；

其中，所述活化剂为石脑油，其重量为12-8份；

其中，所述抗爆剂为对苯二酚和异丙醇的混合物，其重量份数比为：对苯二酚7-8份、异丙醇8-9份；

其中，所述清洁剂为二环戊二烯和丙醇的混合物，其重量份数比为：丙醇0.12-0.74份、二环戊二烯0.42-1.74份；

其中，所述催化剂为溶剂油、丙酮、二异丙胺的混合物或者溶剂油、乙酰丙酮、二异丙胺的混合物，其重量份数比为：溶剂油22-18份、丙酮或者乙酰丙酮17-13份、二异丙胺1.5-3.5份；

其中，所述缓蚀剂为甲基苯并三氮唑，其重量份数比为8-6份；

其中，所述减磨润滑剂为高锰酸钾和氯化钾的混合物，其重量份数比为：高锰酸钾0.03-0.01份、氯化钾0.03-0.01份；

进一步的，该甲醇燃料添加剂的最佳组成重量份数比为：改性剂17.9份、氧化剂10份、活化剂10份、抗爆剂16份、清洁剂1.56份、催化剂37.5份、缓蚀剂7份、减磨润滑剂0.04份；

其中，所述改性剂的重量份数比为：过氧化二叔丁基5份、纯苯5份、丙醇2.9份、二甲苯5份；

其中，所述抗爆剂的重量份数比为：对苯二酚8份、异丙醇8份；

其中，所述清洁剂的重量份数比为：二环戊二烯1份、丙醇0.56份；

其中，所述催化剂的重量份数比为：溶剂油20份、丙酮或乙酰丙酮15份、二异丙胺2.5份；

其中，所述减磨润滑剂的重量份数比为：高锰酸钾0.01份、氯化钾0.03份；

其中，所述氧化剂的重量份数比为：甲基叔丁基醚10份；

其中，所述活化剂的最佳重量份数比为：石脑油10份；

其中，所述缓蚀剂的最佳重量份数比为：甲基苯并三氮唑7份。

一种由前述甲醇燃料添加剂制备的甲醇汽油，该甲醇汽油的重量组成百分比为：所述甲醇燃料添加剂20％-10％、甲醇80％-90％。

一种由前述甲醇燃料添加剂制备的甲醇汽油，该甲醇汽油的重量组成百分比为：所述甲醇燃料添加剂10％、甲醇80％、93号汽油10％。

一种由前述甲醇燃料添加剂制备的甲醇汽油，该甲醇汽油的重量组成百分比为：所述甲醇燃料添加剂10-15％、甲醇80％、93号汽油10-5％。

本发明的添加剂在常温常压条件下，依组份混合制配反应而成，纯苯5摄氏度以下时需加温液化才能使用。同样，本发明的甲醇汽油在常温常压下混合制配即可。

本发明配置的甲醇汽油，其甲醇和汽油混合可全溶或速溶，外观上清澈透亮、不分层、无杂质，行车试验和检验中辛烷值高、燃烧稳定、动力足、含胶质极微，对现燃汽油车的材料无腐蚀、溶胀性反应，可在不改变现燃油车发动机和供油系统前提下，与现使用无铅汽油混合或直接使用。

具体实施方式

下面将结合具体实施方法来详细说明本发明，在本发明的示意性实施及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：

本实施例公开了一种甲醇燃料添加剂，其组成重量份数比为：改性剂15.9份、氧化剂8份、活化剂12份、抗爆剂15份、清洁剂0.54份、催化剂40.5份、缓蚀剂8份、减磨润滑剂0.06份；

其中，所述改性剂为过氧化二叔丁基、纯苯、丙醇、二甲苯的混合物，其重量份数比为：过氧化二叔丁基3.3份、纯苯3.3份、丙醇6份、二甲苯3.3份；

其中，所述氧化剂为甲基叔丁基醚，其重量为8份；

其中，所述活化剂为石脑油，其重量为12份；

其中，所述抗爆剂为对苯二酚和异丙醇的混合物，其重量份数比为：对苯二酚7份、异丙醇8份；

其中，所述清洁剂为二环戊二烯和丙醇的混合物，其重量份数比为：丙醇0.12份、二环戊二烯0.42份；

其中，所述催化剂为溶剂油、丙酮、二异丙胺的混合物或者溶剂油、乙酰丙酮、二异丙胺的混合物，其重量份数比为：溶剂油22份、丙酮或者乙酰丙酮17份、二异丙胺1.5份；

其中，所述缓蚀剂为甲基苯并三氮唑，其重量份数比为8份；

其中，所述减磨润滑剂为高锰酸钾和氯化钾的混合物，其重量份数比为：高锰酸钾0.01份、氯化钾0.03份。

本发明的添加剂在常温常压条件下，依组份混合制配反应而成，纯苯5摄氏度以下时需加温液化才能使用。

本实施例中的物料作用如下：

(1)、过氧化二叔丁基：作用引发剂，使甲醇燃料在低温或稀少氧的条件下易点燃。

(2)、纯苯、二甲苯：提高RON。

(3)、丙醇：作用清净分散，闪点调节，调节蒸汽压，提供低挥发性氧并增氧，提高RON。

(4)、甲基叔丁基醚：作用提供低挥发性氧减少燃料在燃烧时对CO、HC的排放。

(5)、石脑油：作用溶剂力强提高RON、MON增强低温点火能力，可防止燃料在储存时产生胶质。

(6)、对苯二酚：增压升华剂可使燃料燃烧时迅速升华，达到完全、迅速燃烧，同时在固定体积下迅速增压。

(7)、异丙醇：作用调节混合燃料及闪点，有助于甲醇低温燃烧，作闪点调合剂。

(8)、二环戊二烯：增热硝烟作用。

(9)、丙酮(或乙酰丙酮)：作用清净分散作用，并闪点调节，调节蒸汽压。

(10)、甲基苯丙三氮唑(1201防腐剂)，抗氧剂抑制醇类对有机金属腐蚀及对橡胶的氧化作用。

(11)、甲基叔丁基醚：作用提供低挥发性氧减少燃料在燃烧时对CO、HC的排放。

(12)、溶剂油：溶解配料含戊、已、庚、辛烷、助燃，提高RON、提高抗燥性。

(13)、二异丙胺：催化作用。

(14)、二环戊二烯：增热硝烟作用。

(15)、高锰酸钾：氧化剂、防腐剂。

(16)、氯化钾：除垢作用。

其中，汽油：作用主燃，降低燃点。

其中，甲醇：作用主燃，耐低温，富含氧，提供低挥发性氧，燃烧时降低CO、HC的排放，提高RON。

其中，为克服甲醇冷启动困难，解决这一问题是甲醇中添加剂具有催化燃烧、改性通过氧化物、活化物、改性剂、催化剂、抗爆剂来增加氧，提供低挥发性氧，增加RON与MON，提高蒸发性与饱和蒸汽压比，调节混合燃料闪点，助于低温燃烧和差火性能，同时注意安定性，不至于生产酸性物质粘稠至胶质，导致RON下降，供油不畅，积碳严重，点火不良，以至于增加油耗来改善点火性能。

甲醇的分解同过氧化物其链引发反应有

CH3OH+M＝CH3+OHM

O2+M＝O+OM

CH3OH+O2＝CH2OH+HO2

CH3OH+HO2＝CH2OH+H2O2

CH2OH+O2＝CH2O+HO2

CH2O+HO2＝HCO+H2O2

HCO+O2＝CO+HO2

CH3OH+O2→3CH2O+CH2O3+H2O

2CH2O+O2→2CH3OH+CO2

3CH3OH+O2→3CH2O

3CH4O+O→3CH2O

2CH3OH+O2→2CH2O+2H2O

CH2O+O2→2HCOOH

CH2O+O2→CO2+H2O

甲醇加入微量通过氧化物与空气混合物，甲醇加入烷烃、环烷烃、芳香烃、醚等分解，同时释放热量加速，甲醇乳化改性，提高RON与MON，提供低挥发性氧，对HC、CO减少提高RON近于优于现汽油状态下同步燃烧，从而达到不改变现有车的燃油系统，汽油是M个硫原子与N个氢原子组成，主要成分是碳和氢，主要由烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。过氧化物有弱-0-0-链，甲醇中添加了具有催化燃烧氧化物的改性剂、活化剂、氧化剂、催化剂等存在RO-NO2键，二者分解相似，在较低温度下均可分解具有催化燃烧的活性自由基，进而改善发动机点火性能其反应机理如下：

CH3OH+M＝CH3+OH+M

O2+M＝O+OM

CH3OH+O2＝CH2OH+HO2

油反应的速度比其它两个反应高，因而主要的链引发反应主要有：

CH3OH+HO2＝CH2OH+H2O2

CH2OH+O2＝CH2O+HO2

CH2O+HO2＝HCO+H2O2

HCO+O2＝CO+HO2

因此甲醇热点由链反应动力支配，CH2O、C2O2、CO2是点火链延迟期内反应的主要产物，甲醇加入过氧化物的改性剂热力分散特性与甲醇有明显区别，甲醇中加入微量的过氧化物和改性剂等便可自然点火，其分解反应式为(CH3)3COOC(CH3)3→2(CH3)2CO+2CH3

活性剂之速率远远大于甲醇氧化链引发反应，因此进而大于降低冷点火和自发火的温度。克服了甲醇冷启动困难的问题。

其中，为了提高甲醇燃速和动力，具有节油功效，增加氧，提高RON，甲醇中添加具有催化燃烧催化剂，活化剂、氧化剂等，化学反应活性高，清净分散并使闪点调节广，调节蒸汽压增加低挥发性氧，提高了RON并减少HC、CO。燃烧过程易产生自由基，促进连锁反应，提高燃烧速度。助于低温燃烧充分，更完全彻底并消除了爆震，从而显示很好的动力节油效果，并降低排放。

其中，为了减少甲醇对有色金属腐蚀和橡胶溶胀，添加剂中的抗氧剂、防腐剂，能有效的降低甲醇燃料的腐蚀及对橡胶的氧化作用，抑制氧化变质、酸性增加，从而有效抑制了有色金属腐蚀和橡胶溶胀。

其中，为了提高甲醇与汽油的兼容性，添加具有改性剂、催化剂、抗爆性等通过亲醇和亲油分散协同作用，实现醇油兼容，混合可全溶并速溶。

其中，本添加剂是属于无灰性的，不含有任何金属化合物，燃烧后清洁干净，无残留，减少了重金属的排放，不造成二次污染，不含硫磷等非金属化合物，不会危害发动机。燃烧后无残留，是一种绿色环保燃料。

以上各组相互匹配、相互效应、相互促进、共同起到燃烧的理想效果。

本添加剂属于一种醇醚燃料代油添加领域，特别甲醇+多碳醇(C2～8)+烃化合物+脂肪族醚b)的产品，使甲醇改性、催化、氧化燃料的燃烧剂。

实施例2：

本实施例与实施例1相比的不同仅在于其组成重量份数比，本实施的组成重量份数比为：改性剂20份、氧化剂12份、活化剂8份、抗爆剂17份、清洁剂2.48份、催化剂34.5份、缓蚀剂6份、减磨润滑剂0.02份；

其中，所述改性剂为过氧化二叔丁基、纯苯、丙醇、二甲苯的混合物，其重量份数比为：过氧化二叔丁基6份、纯苯6份、丙醇2份、二甲苯6份；

其中，所述氧化剂为甲基叔丁基醚，其重量为12份；

其中，所述活化剂为石脑油，其重量为8份；

其中，所述抗爆剂为对苯二酚和异丙醇的混合物，其重量份数比为：对苯二酚8份、异丙醇9份；

其中，所述清洁剂为二环戊二烯和丙醇的混合物，其重量份数比为：丙醇0.74份、二环戊二烯1.74份；

其中，所述催化剂为溶剂油、丙酮、二异丙胺的混合物或者溶剂油、乙酰丙酮、二异丙胺的混合物，其重量份数比为：溶剂油18份、丙酮或者乙酰丙酮13份、二异丙胺3.5份；

其中，所述缓蚀剂为甲基苯并三氮唑，其重量份数比为6份；

其中，所述减磨润滑剂为高锰酸钾和氯化钾的混合物，其重量份数比为：高锰酸钾0.01份、氯化钾0.03份。

实施例3：

本实施例为最佳实施例，本实施例与实施例1相比的不同仅在于其组成重量份数比，本实施的组成重量份数比为：改性剂17.9份、氧化剂10份、活化剂10份、抗爆剂16份、清洁剂1.56份、催化剂37.5份、缓蚀剂7份、减磨润滑剂0.04份；

其中，所述改性剂的重量份数比为：过氧化二叔丁基5份、纯苯5份、丙醇2.9份、二甲苯5份；

其中，所述抗爆剂的重量份数比为：对苯二酚8份、异丙醇8份；

其中，所述清洁剂的重量份数比为：二环戊二烯1份、丙醇0.56份；

其中，所述催化剂的重量份数比为：溶剂油20份、丙酮或乙酰丙酮15份、二异丙胺2.5份；

其中，所述减磨润滑剂的重量份数比为：高锰酸钾0.01份、氯化钾0.03份；

其中，所述氧化剂的重量份数比为：甲基叔丁基醚10份；

其中，所述活化剂的最佳重量份数比为：石脑油10份；

其中，所述缓蚀剂的最佳重量份数比为：甲基苯并三氮唑7份。

实施例4：

本实施例为利用实施例1-3范围内任一配比所得甲醇燃料添加剂在常温常压下混合制配而成的甲醇汽油，该甲醇汽油的重量组成百分比为：所述甲醇燃料添加剂20％-10％、甲醇80％-90％。

实施例5：

本实施例为利用实施例1-3范围内任一配比所得甲醇燃料添加剂在常温常压下混合制配而成的甲醇汽油，该甲醇汽油的重量组成百分比为：所述甲醇燃料添加剂10％、甲醇80％、93号汽油10％。

实施例6：

本实施例为利用实施例1-3范围内任一配比所得甲醇燃料添加剂在常温常压下混合制配而成的甲醇汽油，该甲醇汽油的重量组成百分比为：所述甲醇燃料添加剂10-15％、甲醇80％、93号汽油10-5％。

本发明添加剂和甲醇汽油具有如下特点：

1、其质量标准完全达到国家标准化管理委员会2009年5月15日发布并于2009年12月1日实施的国标GB/T23799-2009《车用甲醇汽油(M85)》标准要求。比照GB17930-2006《车用无铅汽油》、GB/T23799-2009《车用甲醇汽油(M85)》，尾气排放欧4，M85车用甲醇燃料的关键技术，本发明添加剂制配的车用甲醇燃料经我们几年的研发，各种汽车近20万公里行车试验、检验，其性能和使用的93#、97#汽油其性能比：安定性、RON、MON、蒸发性、饱和蒸汽压相当或优于，动力十足、环保。经甘肃省产品质量监督中心、中科院兰州物化所、天津大学依照GB/T23799-2009《车用甲醇(M85)》及参照GB17930-2006《车用无铅汽油》标准检验结果：(1)硫含量d/(mg/kg)标准不大于80，实测值10；(2)铅含量c/(mg/L)不大于2.5，实测值0.001；(3)锰含量g/(mg/L)不大于2.9，实测值0.004；(4)实际胶质(mg/100ml)不大于5，实测值是2；(5)未洗胶质(mg/100ml)不大于20，实测值18；(6)水分(质量分数)％不大于0.5，实测值0；(7)钠含量(mg/kg)不大于2，实测值1.6；(8)酸度(按乙酸计算)(mg/kg)不大于50，实测值25；(9)甲醇+多碳醇不大于84，实测值80；从以上结果分析，我们研发的本发明添加剂制配的车用甲醇燃料各项技术指标均优于国家制定的标准，这充分说明我们自主研发的本发明添加剂生产工艺流程在技术上是成熟的，各种原料配比是合理的，流程时间是科学的。

2、本发明添加剂与80％-90％比例甲醇，混合制配的甲醇燃料汽油达到的效果：(1)、甲醇和汽油混合可全溶或速溶，外观上清澈透亮、不分层、无杂质。(2)、行车试验和检验中辛烷值高、燃烧稳定、动力足、含胶质极微。对现燃汽油车的材料无腐蚀、溶胀性反应，与现行90#、93#、97#无铅汽油相比无差异或优于。

3、本发明添加剂混合制成的大比例甲醇汽油可在不改变现燃油车发动机和供油系统前提下，与现使用无铅汽油混合或直接使用，突破了目前国内外M30以上标号甲醇汽油要改变行车发动机供油系统的技术难题。

4、本发明添加剂有效解决甲醇燃料对有色金属腐蚀，提供挥发性氧增加氧，不易氧化。有效的解决了安定性、溶胀性、氧化性、热气阻、闪点不均、低温稀氧燃烧、冷启动困难等问题。

5、本发明的添加剂与甲醇混合制成的甲醇燃料燃烧效高、无积碳、CH、CO2、NO比汽油低。与现在使用的汽油耗油比每公里节油1-2公升，且尾气排放比CO2减排58％以上，NO2减排18％，CH减排23％。达到欧四标准，是绿色清洁环保燃料。

6、本发明生产工艺简单，混配方便、低温易启动、性能稳定优良、质量好、成本低、使用广泛、效果良好、RON比现汽油高、于环境友好，有害气体排放低，燃烧彻底，无积碳，无需对现汽车发动机进行改造，为石化石油的替代和再生能源的利用提供前提条件和技术支撑。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种甲醇燃料添加剂，其特征在于其组成重量份数比为：改性剂15.9-20份、氧化剂8-12份、活化剂12-8份、抗爆剂15-17份、清洁剂0.54-2.48份、催化剂40.5-34.5份、缓蚀剂8-6份、减磨润滑剂0.06-0.02份；

其中，所述改性剂为过氧化二叔丁基、纯苯、丙醇、二甲苯的混合物，其重量份数比为：过氧化二叔丁基3.3-6份、纯苯3.3-6份、丙醇6-2份、二甲苯3.3-6份；

其中，所述氧化剂为甲基叔丁基醚，其重量为8-12份；

其中，所述活化剂为石脑油，其重量为12-8份；

其中，所述抗爆剂为对苯二酚和异丙醇的混合物，其重量份数比为：对苯二酚7-8份、异丙醇8-9份；

其中，所述清洁剂为二环戊二烯和丙醇的混合物，其重量份数比为：丙醇0.12-0.74份、二环戊二烯0.42-1.74份；

其中，所述催化剂为溶剂油、丙酮、二异丙胺的混合物或者溶剂油、乙酰丙酮、二异丙胺的混合物，其重量份数比为：溶剂油22-18份、丙酮或者乙酰丙酮17-13份、二异丙胺1.5-3.5份；

其中，所述缓蚀剂为甲基苯并三氮唑，其重量份数比为8-6份；

其中，所述减磨润滑剂为高锰酸钾和氯化钾的混合物，其重量份数比为：高锰酸钾0.03-0.01份、氯化钾0.03-0.01份。

2.根据权利要求1所述的甲醇燃料添加剂，其特征在于其组成重量份数比为：改性剂17.9份、氧化剂10份、活化剂10份、抗爆剂16份、清洁剂1.56份、催化剂37.5份、缓蚀剂7份、减磨润滑剂0.04份；

其中，所述改性剂的重量份数比为：过氧化二叔丁基5份、纯苯5份、丙醇2.9份、二甲苯5份；

其中，所述抗爆剂的重量份数比为：对苯二酚8份、异丙醇8份；

其中，所述清洁剂的重量份数比为：二环戊二烯1份、丙醇0.56份；

其中，所述催化剂的重量份数比为：溶剂油20份、丙酮或乙酰丙酮15份、二异丙胺2.5份；

其中，所述减磨润滑剂的重量份数比为：高锰酸钾0.01份、氯化钾0.03份；

其中，所述氧化剂的重量份数比为：甲基叔丁基醚10份；

其中，所述活化剂的最佳重量份数比为：石脑油10份；

其中，所述缓蚀剂的最佳重量份数比为：甲基苯并三氮唑7份。

3.一种由权利要求1或2所述甲醇燃料添加剂制备的甲醇汽油，其特在于：

该甲醇汽油的重量组成百分比为：所述甲醇燃料添加剂20％-10％、甲醇80％-90％。

4.一种由权利要求1或2所述甲醇燃料添加剂制备的甲醇汽油，其特在于：

该甲醇汽油的重量组成百分比为：所述甲醇燃料添加剂10％、甲醇80％、93号汽油10％。

5.一种由权利要求1或2所述甲醇燃料添加剂制备的甲醇汽油，其特在于：

该甲醇汽油的重量组成百分比为：所述甲醇燃料添加剂10-15％、甲醇80％、93号汽油10-5％。