醚基燃料的制作方法

文档序号:5124073阅读:771来源:国知局
专利名称:醚基燃料的制作方法
技术领域
本发明涉及一种新型清洁燃料,具体而言,一种清洁的醚基燃料。该醚基燃料包含 二甲醚、甲醇和丁二酰亚胺。更具体地,该醚基燃料可以仅仅由二甲醚、甲醇和丁二酰亚胺 组成。本发明还涉及包含本发明的醚基燃料和汽油的混合燃料。
背景技术
众所周知,石油作为一种不可再生的资源,在一个国家的社会生活以及国防建设 中起着不可或缺的作用。随着我国人民生活水平的不断提高,汽车逐渐进入了寻常百姓的 家庭。例如,北京现在已经就进入了 400万辆汽车的时代。因此,随着汽车保有量的增加,对 汽油的需要也在日益增加。我国的原油产量已经远远不能满足国内经济蓬勃发展的需要。 现今,我国已经从原油出口国成为了原油净进口国,我国的大部分原油都依赖进口。这种情 况的加剧将严重制约我国经济的进一步发展,甚至会影响到我国的国防安全。因此,需要找 到一种无需使用石油原料,因而也就无需从国外进口石油的车用燃料。此外,随着汽车的普及,大量尾气排放到大气环境中,使得汽车在带给人们生活便 利的同时,也带给人们各种疾病,特别是呼吸道疾病。近年来,汽车尾气排放成为人们的关 注焦点。为了减少汽车尾气排放所带来的各种问题,世界各国对汽车尾气提出了严格的要 求,包括美国存在相关要求,欧洲有欧IV标准,日本实行了据说最严格的标准,我国也在实 行等效于欧III或欧IV的标准。并且,各个国家对于尾气排放的要求将会愈加严格。例如, 美国已经同意各个州单独制定比美国国家标准更严格的尾气排放标准。北京在举办奥运会 的前夕,提前实行了国IV标准,并将尽快实行国V标准。因此,需要一种能够替代目前所使 用的车用汽油的清洁燃料,该燃料在满足车用汽油的功能的同时,尾气排放更加清洁环保。苯是公认的致癌物,它在汽油中由于蒸发和燃烧、尾气排放进入大气,给人类的健 康带来直接影响。因此,欧盟、英国、澳大利亚和俄罗斯汽油标准中均对该指标加以限制,一 般规定为不大于5% (ν/ν) 0根据北京市地方标准,要求苯的含量不大于1.0体积%。但是 作为环保要求,各国政府及有关机构还可能提出更严格的限制。芳烃是一种具有较高辛烷值和高热值的汽油调和剂。但是它燃烧后会导致致癌物 苯的形成,并易增加燃烧室的积炭而增大(X)2的排放。一般认为汽油中苯和其它芳烃的含 量越大,则燃烧产物中的苯含量越大。因此,降低汽油中芳烃含量必将因减少尾气中苯的排 放而有利于环境。我国是一个产煤大国,煤炭储量十分丰富。将丰富的煤炭资源转化为燃料油一直 是一个研究方向。将煤炭转化为甲醇、二甲醚也是目前煤炭利用的重要方向。陕西新型燃 料燃具公司等单位已经研究出了醚基汽油添加剂,该添加剂包含5-37%的二甲醚,10-60% 的低碳醇类化合物,10-50%的C5-10烃类化合物,0. 1-5%的烷基酚对聚氧乙烯醚以及 0. 05-0. 5%的烷基苯酚。将该添加剂与汽油混合,可以生产醚基复合汽油。中国发明专利申 请CN98112948. X也披露了 一种醚基汽油添加剂,其由如下组分组成15. 5 % 二甲醚,42 % 甲醇,39%苯,3. 3%烷基酚聚氧乙烯醚和0. 2% 2,6-二叔丁基对甲酚。受此影响,我国二甲醚的年产量目前可以已达数百万吨。然而,上述两种醚基汽油添加剂由于生产成本高,且均 含有大量的苯,使得添加有这两种醚基汽油添加剂的汽油将根本无法满足现行汽油标准中 对苯含量的要求。而且,认为向汽油中加入苯也必然会导致汽油燃烧产物中苯含量急剧升 高,从而对环境和人体造成破坏。现在,众多二甲醚生产厂家由于产品销路问题而处于限产 或停产,等待观望的困难境地。因此,如果能够使用二甲醚生产清洁燃料,不但不用担心原料来源,而且会解决这 些厂家目前的问题。虽然甲醇汽油的标准现已颁布实施,但由于甲醇的物质特性仍存在一些问题一 是甲醇相对于汽油成分的挥发性差、造成使用甲醇汽油的发动机冷启动困难、燃烧不充分; 二是甲醇与汽油的互溶性差,保质期短,容易变质分层;三是替代比低(即需要使用大约 1. 6-1. 7份甲醇替代1份的汽油),四是如果不改变发动机结构,甲醇汽油在现有发动机中 燃烧不充分,动力性不足。在汽油、和柴油等油品所使用的添加剂主要包括以下几种1)抗爆剂,其用于改 善汽油的燃烧特性,提高其辛烷值;幻抗氧化剂,其用于改善含有二次加工组分的汽油及 柴油的氧化安定性;3)防冻剂,用于防止喷气燃料中微量水分在低温下结冰,导致因输油 困难而影响发动机正常工作;4)抗静电剂,用于提高喷气燃料等油品的电导率,防止在高 速泵输送及过滤时因摩擦起电造成火灾;和幻流动性改进剂,用于改变柴油中石蜡的结晶 形状,以改善油品在低温时的流动性,等等。清净剂是20世纪60年代以来发展最快的一种主要用于润滑油的添加剂,其能够 抑制机油在曲轴箱工作温度较低时产生油泥,从而避免油路堵塞、机件腐蚀与磨损。清净剂 中应用最广泛、使用量最大的是丁二酰亚胺型清净剂,其包括丁二酰亚胺、聚烯烃丁二酰亚 胺、硼化的聚烯烃丁二酰亚胺和N-卤代丁二酰亚胺等。目前,工业上多采用热稳定性能较好的聚烯烃丁二酰亚胺取代丁二酰亚胺,这是 因为丁二酰亚胺的高温稳定性不够。而且,丁二酰亚胺作为清净剂也主要添加于润滑油,如 内燃机的机油中,未见将其添加于醚基燃料中的报导。

发明内容
在本发明的第一方面,本发明涉及一种醚基燃料,其包含二甲醚、甲醇和丁二酰亚 胺。在该第一方面的优选实施方式中,在该醚基燃料中,以二甲醚和甲醇的总重量为 100重量份计,二甲醚的含量为4-12重量份,甲醇的含量为88-96重量份,丁二酰亚胺的 含量为0. 005-0. 02重量。进一步地,该醚基燃料中,以二甲醚和甲醇的总重量为100重 量份计,二甲醚的含量为5-9重量份,甲醇的含量为91-95重量份,丁二酰亚胺的含量为 0. 008-0. 012 重量份。在该第一方面的一种实施方式中,本发明的醚基燃料由二甲醚、甲醇和丁二酰亚 胺组成。在该第一方面的一种实施方式中,本发明的醚基燃料是汽车燃料。在该第一方面的一种实施方式中,本发明的醚基燃料是汽油发动机燃料。在本发明的第二方面,本发明涉及一种混合燃料,该混合燃料包含本发明第一方面的醚基燃料以及汽油。在本发明的第二方面的优选实施方式中,所述醚基燃料的含量为所述混合燃料总 重量的1-99重量%。进一步地,所述醚基燃料的含量为所述混合燃料总重量的10-90重量%。在本发明第二方面的优选实施方式中,所述汽油为90号、93号、97号、100号、103 号汽油(其中100号、103号汽油在我国还未商业生产)。在本发明第二方面的优选实施方式中,所述汽油为甲醇汽油或乙醇汽油。在该第二方面的一种实施方式中,本发明的混合燃料由本发明的醚基燃料和汽油 组成。因此,本发明包括以下实施方式方式1. 一种醚基燃料,包含二甲醚、甲醇和丁二酰亚胺。方式2.方式1的醚基燃料,其中以二甲醚和甲醇的总重量为100重量份计,二甲 醚的含量为4-12重量份,甲醇的含量为88-96重量份,丁二酰亚胺的含量为0. 005-0. 02重量份。方式3.方式1的醚基燃料,其中以二甲醚和甲醇的总重量为100重量份计,二甲 醚的含量为5-9重量份,甲醇的含量为91-95重量份,丁二酰亚胺的含量为0. 008-0. 012重量份。方式4.方式1-3任一项的醚基燃料,其中所述醚基燃料由二甲醚、甲醇和丁二酰 亚胺组成。方式5.方式1-4任一项的醚基燃料,其中所述醚基燃料是汽车燃料。方式6.方式1-5任一项的醚基燃料,其中所述醚基燃料是汽油发动机燃料。方式7. —种混合燃料,包含方式1-6任一项的醚基燃料和汽油。方式8.方式7的混合燃料,其中所述醚基燃料的含量为所述混合燃料的1-99重量%。方式9.方式7或8的混合燃料,其中所述醚基燃料的含量为所述混合燃料的 10-90 重量 %。方式10.方式7-9任一项的混合燃料,其中所述汽油为90号、93号、97号、100号 或103号汽油。方式11.方式7-10任一项的混合燃料,其中所述汽油为甲醇汽油或乙醇汽油。方式12.方式7-11任一项的混合燃料,其由方式1-6任一项的醚基燃料和汽油组 成。
具体实施例方式本发明的发明人经过大量的试验以及筛选,意料不到地发现可以使用包含二甲 醚、甲醇和丁二酰亚胺的新型燃料来解决或部分克服本领域的上述问题。本发明的第一方面本发明的第一方面涉及一种新型醚基燃料,该新型醚基燃料是基于二甲醚的燃 料。具体而言,该新型醚基燃料包含二甲醚、甲醇和丁二酰亚胺。本发明的新型醚基燃料不使用石油资源,并且可以完全代替来源于石油的汽油作为燃料用于汽车工业。迄今为止,从现有技术中无法预料到包含二甲醚和甲醇作为主要组 分的组合物可以作为燃料使用,特别是可以作为车用燃料使用来代替汽油。从现有技术中 根本无法预料到由二甲醚和甲醇组成的醚基燃料可以完全代替常用汽油用于汽车燃料或 其它交通工具及动力设备的燃料。迄今为止,从现有技术中更无法预料到包含二甲醚、甲醇 和丁二酰亚胺的组合物可以作为燃料使用,特别是可以作为车用燃料使用来代替汽油。从 现有技术中根本无法预料到由二甲醚、甲醇和丁二酰亚胺组成的醚基燃料可以完全代替常 用汽油用于汽车燃料或其它交通工具或动力设备的燃料。汽油通常是C4-C10烷烃的混合物,并含有苯和甲苯等物质。本发明的醚基燃料不含汽油主要组分,即本发明的醚基燃料不含有C4以上的烃, 例如C4-C10烷烃,苯等等。在本文中,“不含有C4以上烃”是指不有意添加C4以上烃。本发明的醚基燃料主要包含二甲醚、甲醇和丁二酰亚胺。一般而言,在本发明的醚 基燃料中,以二甲醚和甲醇的总重量为100重量份计,二甲醚的含量可以为4-12重量份,而 甲醇的含量可以为88-96重量份,和丁二酰亚胺的含量为0. 005-0. 02重量份。优选地,在 该醚基燃料中,以二甲醚和甲醇的总重量为100重量份计,二甲醚的含量为5-9重量份,甲 醇的含量为91-95重量份,和丁二酰亚胺的含量为0. 008-0. 012重量份。下面对这三种组分进行详细描述。二甲醚是一种无色、无味且无毒的化合物。二甲醚在常温和常压下为气体。其分 子量为46,含氧量为35,空燃比为9,空燃混合气热值高于柴油(3067/2911),十六烷值为 60 (比柴油高5-12个单位),尾气排放中CO和HC比汽油分别低55%和86%。因此,二甲 醚的燃烧比汽油更完全,燃烧产物比汽油更环保。二甲醚的燃烧性能和机械性能好,爆发力 强,这些性能都优于甲基叔丁基醚。甲醇的分子量为32,含氧量为50%,空燃比为6.4(汽油为14. 8),辛烷值为 112(比汽油高15-22个单位),空燃混合气热值稍低于汽油0656/2786),污染排放物优于 汽油。甲醇的来源广泛,更可以由煤炭直接制备,成本较低。本发明所使用的二甲醚和甲醇都可以来自煤基多联产即化肥厂废弃循环利用之 再生材料,来源广泛,并且成本低廉。丁二酰亚胺(CAS =123-56-8)的分子式为C4H5NO2,分子量为99. 09,亦称为琥珀酰
亚胺、2,5-吡咯啉二酮、琥珀酸二酰亚胺等,其结构式如下所示
权利要求
1.一种醚基燃料,包含二甲醚、甲醇和丁二酰亚胺。
2.权利要求1的醚基燃料,其中以二甲醚和甲醇的总重量为100重量份计,二甲醚的含 量为4-12重量份,甲醇的含量为88-96重量份,丁二酰亚胺的含量为0. 005-0. 02重量份。
3.权利要求1的醚基燃料,其中以二甲醚和甲醇的总重量为100重量份计,二甲醚的含 量为5-9重量份,甲醇的含量为91-95重量份,丁二酰亚胺的含量为0. 008-0. 012重量份。
4.权利要求1-3任一项的醚基燃料,其中所述醚基燃料由二甲醚、甲醇和丁二酰亚胺 组成。
5.权利要求1-4任一项的醚基燃料,其中所述醚基燃料是汽车燃料。
6.权利要求1-5任一项的醚基燃料,其中所述醚基燃料是汽油发动机燃料。
7.一种混合燃料,包含权利要求1-6任一项的醚基燃料和汽油。
8.权利要求7的混合燃料,其中所述醚基燃料的含量为所述混合燃料的1-99重量%。
9.权利要求7或8的混合燃料,其中所述醚基燃料的含量为所述混合燃料的10-90重 量%。
10.权利要求7-9任一项的混合燃料,其中所述汽油为90号、93号、97号、100号或103号汽油。
全文摘要
本发明涉及一种新型清洁燃料,具体而言,本发明涉及一种清洁的醚基燃料。本发明的醚基燃料包含二甲醚、甲醇和丁二酰亚胺。更具体地,该醚基燃料可以仅仅由二甲醚、甲醇和丁二酰亚胺形成。本发明的醚基燃料可以替代汽油用于汽车以及其它使用汽油发动机的交通工具或动力设备。本发明还涉及包含本发明的醚基燃料和汽油的混合燃料。
文档编号C10L1/183GK102127471SQ20101000071
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月15日 优先权日2010年1月15日
发明者董书君, 陈宗勇 申请人:北京兰凯博能源科技有限公司
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1