一种高清洁车用甲醇柴油及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及甲醇燃料技术领域，具体涉及一种高清洁车用甲醇柴油及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的快速发展，我国对能源的需要日趋增大，以石油为原料的液体燃料消耗持续增长。由于我国的石油资源匮乏，积极发展替代能源是我国能源安全面临的重要课题。近年来，国内柴油荒愈演愈烈，迫切需要一种替代燃料解决其缺口。由于甲醇具有来源广泛，含氧量高，燃烧性能好，排放污染低等有点，被公认为内燃机的一种有前途、清洁的替代燃料。
[0003]甲醇作为石化柴油的替代燃料虽然具有一系列的优势，但是甲醇的特性决定了它参与配制甲醇柴油也有其自身明显的不利因素，例如:1、混溶问题，甲醇含有羟基，是强极性物质，甲醇的羟基可以无限溶于水，具有亲水性，而柴油是复杂烃类的油基混合物，醇烃相悖，两物质混合比较困难；2、十六烷值问题，柴油发动机是压燃式点火，十六烷值是体现柴油燃烧性能的重要指标，柴油为45-55单位，而甲醇仅为3个单位，且甲醇燃点比石化柴油高出250-270°C，因此甲醇不易被压燃，过低的十六烷值和过高的着火温度，使许多研宄者放弃了甲醇在柴油发动机上的研宄；3、分层问题，混合后的燃料稳定性较差，对水分敏感，甲醇分子中含有烃基和羟基，羟基与水能够以氢键形式相互缔合，甲醇的亲水性与亲油性是互相排斥的，甲醇吸水愈多，它与柴油的互溶性愈差，越容易与油分层，甚至与从潮湿空气中吸收的水分接触时，也常常会引起已混溶的甲醇柴油重新分层，甲醇与油箱积水相遇析出，可能出现浑浊现象，在短时间内氧化变色也易分层，当把所制备的甲醇柴油放入邮箱后，车行不久便自动熄火，或是隔夜后打不着火；4、腐蚀问题，甲醇具有较强的化学活性，甲醇在燃烧过程中会生成少量甲醛、甲酸等酸性物质。给使用醇类燃料的发动机上接触的各种金属构件造成腐蚀，燃油中硫及硫化物多种金属及合金有直接或间接的腐蚀作用，并且使发动机气缸内积碳增多，甲醇汽油混合燃料的腐蚀性随甲醇含量的增加而增大；5、闪点稳定，由于甲醇的闪点只有12.2°C，随着甲醇添加量的增加，会造成调配出来的成品油闪点过低。
[0004]针对上述甲醇柴油的问题，现有技术提出一些解决方案，于甲醇柴油中添加助溶剂，例如:方案I专利申请号201110040772.4公开助溶剂为二茂铁、丙酮和碳酸二甲酯；方案2专利申请号201110035493.9公开助溶剂成分为植物油酸、脂肪酸甲酯、甲醛酯、环己胺、航空煤油；方案3专利申请号201110060242.6公开助溶剂成分为氨水、氢氧化钠、环己胺、二茂铁、N’ N- 二亚水杨丙二胺；方案4专利申请号201310636535.3公开助溶剂成分为石油磺酸钠、司盘60，辛基酚聚氧乙烯醚、异丁醇、异戊醇、异丙脂、磷酸三异丁酯、甘油单油酸脂；方案5专利申请号201310725124.1公开助溶剂成分为植物油酸、石油油酸、航空煤油、硝酸异辛酯、二茂铁、过氧化锌；方案6专利申请号201110116568.1公开助溶剂成分为油酸、正丁醇、甲缩醛、二异丙醚、硝酸异辛酯、异辛醇、二茂铁、乙二醇二甲醚、1，2-丙二醇二甲醚。虽然上述方案均能解决甲醇柴油纯在的一些问题，但在实际应用过程中存在着以下的不足之处:1、有的方案人为加入对车辆可靠性和后处理系统有害的卤化物添加剂和含铁、铅、磷的添加剂，如方案1、3、4、5、6中使用二茂铁和磷酸三异丁酯；2、有的方案能使甲醇和柴油较好的互溶，但是不能有效解决甲醇柴油闪点低和十六烷值低等问题，如方案1、
2、3。
【发明内容】
[0005]为客服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种互溶性好，性能稳定，闪点高，十六烷值高，经济环保的高清洁车用甲醇柴油及其制备方法。
[0006]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
一种高清洁车用甲醇柴油，其由以下体积份的原料配制而成:
甲醇20-40份
柴油40-70份
表面活性剂 5-10份乳化剂2-3份
抗腐蚀剂0.02-0.05份
助溶剂20-30份
所述表面活性剂由甘油三酸脂3-5体积份和甘油单酸酯2-5体积份混合组成，所述乳化剂为司盘80，所述抗腐蚀剂为N-咪唑基乙酸脂衍生物，所述助溶剂由正葵醇17-23体积份、正辛醇19-32体积份、植物油酸4-8体积份和聚甲醛二甲醚40-60体积份组成。
[0007]优选地，一种高清洁车用甲醇柴油，其由以下体积份的原料配制而成:
甲醇30份
柴油55份
表面活性剂 8份乳化剂2份
抗腐蚀剂0.035份
助溶剂25份
所述表面活性剂由甘油三酸脂4体积份和甘油单酸酯4体积份混合组成，所述乳化剂为司盘80，所述抗腐蚀剂为N-咪唑基乙酸脂衍生物，所述助溶剂由正葵醇20体积份、正辛醇26体积份、植物油酸6体积份和聚甲醛二甲醚50体积份组成。
[0008]优选地，一种高清洁车用甲醇柴油，其由以下体积份的原料配制而成:
甲醇22份
柴油50份
表面活性剂 5份乳化剂3份
抗腐蚀剂0.025份
助溶剂20份
所述表面活性剂由甘油三酸脂3体积份和甘油单酸酯2体积份混合组成，所述乳化剂为司盘80，所述抗腐蚀剂为N-咪唑基乙酸脂衍生物，所述助溶剂由正葵醇18体积份、正辛醇32体积份、植物油酸5体积份和聚甲醛二甲醚45体积份组成。
[0009]所述的N-咪唑基乙酸脂衍生物为N-咪唑基乙酸甲脂、N-咪唑基乙酸乙脂或N-咪唑基乙酸丙脂中的一种以上。
[0010]一种高清洁车用甲醇柴油的制备方法，其包括以下步骤:
1)常温常压下，按照比例将聚甲醛二甲醚加入调配罐中，然后以聚甲醛二甲醚为母液，再按照比例依次向调配罐中加入正葵醇、正辛醇和植物油酸，搅拌均匀，得到所述的助溶剂；
2)按照比例取上述所得的助溶剂加入调配罐中，再按照比例加入乳化剂司盘80和防腐蚀剂N-咪唑基乙酸脂衍生物，采用流体输送泵循环搅拌均匀，待液体变清澈后，静置24小时，得到溶液A备用；
3)常温常压下，按照比例向调配罐中加入国标O号柴油和表面活性剂，不断搅拌30-40分钟，得到溶液B ;
4)将步骤2)得到的溶液A加入溶液B中，循环以总体积的75%的流量，再按照比例向其中加入甲醇，采用流体输送泵循环搅拌均匀至液体变清澈，即得到甲醇柴油产品。
[0011]所述步骤3)中的表面活性剂添加前已由甘油三酸脂和甘油单酸酯混合而成。
[0012]聚甲醛二甲醚其闪点在57°C以上，其十六烷值80以上，和低十六烷值催化柴油混合的表观十六烷值最高可达到130，熔点低于-10°C，同时，聚甲醛二甲醚还能改善柴油在发动机中的燃烧状况，提高热效率，改善柴油发动机的启动性能、减少尾气黑烟排放效果非常明显，使柴油汽车尾气中PM2.5的排放降低可高达75%。
[0013]植物油酸可以吸附游离存在的甲醇分子形成共溶体，使甲醇与石化柴油互溶性提高，此外，因甲醇多被吸附而形成共溶体形态，故无单体游离甲醇存在，所以柴油在使用中不会发生气阻现象，安全性也得以提高，正葵醇和正辛醇作为助溶剂，有助于甲醇和柴油更好的混合，且其闪点较高，均在80°C左右，同时有助于提高甲醇柴油的闪点。
[0014]甘油三酸脂和甘油单酸酯混合成表面活性剂，由于表面活性剂的存在，产生混合吸附，界面张力进一步下降至超低，以至产生瞬时负界面张力，这种由瞬时负界面张力而导致的体系界面自发扩张的结果