专利名称：二甲醚－液氨点燃式汽车燃料及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种液化燃料，具体涉及一种二甲醚-液氨点燃式汽车燃料及其生产方法。
背景技术：
能源及环境问题已成为汽车工业发展的双重制约问题。为此，世界各国均在研究清洁替代能源，如压缩天然气(CNG)、液化石油气(LPG)、甲醇燃料、乙醇燃料、生物柴油、电能等。目前由于诸多因素的制约，上述替代能源还远远不能满足汽车工业的需求。
二甲醚分子式为CH3OCH3，是一种无色、无毒、环境友好的化合物，特别是它的十六烷值高(55～60)，适合压燃式汽车使用，被认为是较好的柴油替代品。但是纯的二甲醚辛烷值只有约30左右，不适于直接用于点燃式汽车发动机，为了解决二甲醚辛烷值低的问题，现有技术状况如下美国专利USP4892561公开了一种含有至少50％的二甲醚和丙烷混合气燃料用于内燃机的燃料。但是该燃料研究法辛烷值约为73，马达法辛烷值约为55，因此不能用作点燃式汽车的燃料。
美国专利US5632786公布了一种采用含10～30％二甲醚的丙烷混合燃料作为点燃式汽车燃料，其辛烷值达到90以上，完全符合普通点燃式汽车的要求，并且尾气排放指标良好。但是，由于二甲醚含量太低，其价格和供应受世界原油市场波动影响很大，不适宜大范围推广。
无水液氨是一种用途广泛的化工原料，化学式为NH3，辛烷值130左右，由于不含碳，且来源广泛，美国军方曾于上世纪60～70年代做过大量的研究，证明液氨作为内燃机的燃料是可行的。但是，由于经济性及技术原因，研究工作被迫中断。近年来，随着石油资源的枯竭，美国布鲁克林大学等研究机构建议美国政府将液氨作为首要汽车替代能源重新加以研究。然而，纯氨作为内燃机燃料依然需要克服燃烧速度慢、动力性差、汽化潜热大、不易点火、尾气中NOx超标等问题。
为了解决液氨燃料存在的上述问题，美国Berkeley大学将30％以上液氨分解成氢气，然后进入汽车燃烧。然而，需要解决氨的平稳分解问题，因此，整车成本及运行的稳定性差，尾气中NOx仍然超标。
另外一种做法是引入部分柴油作为点火剂和促燃剂，将液氨用于压燃式汽车，但同样遇到了运行成本及尾气排放超标问题。
美国Sandia国家实验室拟将液氨燃料作为均相进样压燃机燃料，但由于诸多原因，该压燃机始终没有工业化。
在中国专利94100821.3曾公开了一种液化醚氨燃料，其技术方案是将甲醚和液氨按照一定的比例混合而用于民用炉灶方面，由于没有进行相关技术处理，使用效果并不理想，并且该技术方案没有披露能用作点燃式汽车燃料，也没能预料到用作汽车燃料能产生的良好效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种新型醚氨混合燃料及其生产方法，该燃料能直接用作点燃式汽车燃料，它既解决了二甲醚辛烷值低的问题，也解决了液氨燃料存在的燃烧速度慢、动力性差、尾气排放超标等问题；该方法简单可行，对发动机改动很小，适合工业化应用。
本发明所提出的第一个技术问题是这样解决的提供一种二甲醚-液氨点燃式汽车燃料，包括以下含量的组分二甲醚 10％～90％液氨 90％～10％按照本发明所提供的二甲醚-液氨点燃式汽车燃料，其特征在于，还包含有0.3％～0.8％的促燃剂，所述促燃剂可以是二茂铁或者双氧水或者两者的混合物。
按照本发明所提供的二甲醚-液氨点燃式汽车燃料，其特征在于，二甲醚为10％～50％，液氨为90％～50％。
按照本发明所提供的二甲醚-液氨点燃式汽车燃料，其特征在于，二甲醚为10％～50％，液氨为90％～49.7％，促燃剂为0.3％～0.8％。
按照本发明所提供的二甲醚-液氨点燃式汽车燃料，其特征在于，二甲醚为40％，液氨为59.5％，促燃剂为0.5％。
按照本发明所提供的二甲醚-液氨点燃式汽车燃料，其特征在于，二甲醚为50％，液氨为49.4％，促燃剂为0.6％。
本发明所提出的第二个技术问题是这样解决的，将一定量的促燃剂加入压力容器，然后依次二甲醚和液氨按比例充入压力容器，混合均匀，直接生成应用于点燃式汽车的燃料。
本发明的优点在于1.提供了一种提高二甲醚辛烷值的解决方案；2.提供了一种解决液氨作为内燃机燃料不易点火、NOx排放超标等问题的方案；3.提供了一种原料易得、价格便宜、环境友好的点燃式汽车代用燃料。
具体实施例方式
二甲醚习惯上简称甲醚，为最简单的脂肪醚，分子式C2H6O，结构式CH3-O-CH3，分子量46.07。主要有以下特性及用途。其化学性质二甲醚在辐射或加热条件下会分解成甲烷、乙烷、甲醛、二氧化碳及一氧化碳。二甲醚可作为烷基化合剂，在很多场合下，它具有甲基化反应性能，例如在硅酸铝催化剂存在的条件下，二甲醚可以与苯发生烷基化反应而生成甲苯、二甲苯及多烷基苯。无毒、无致癌性、腐蚀性小。物理性质二甲醚是有挥发性醚味的无色气体，燃烧时的火焰略带光亮。基于二甲醚有以上特性，其用途如下二甲醚是一种无色、无毒、无致癌性、腐蚀性小的产品，常温下蒸气压力为0.5MPa，同等温度下，二甲醚的饱和蒸气压低于液化气，储存运输比液化石油气更安全，并且燃烧性能好，热效率高，燃烧过程中无残渣、无黑烟，CO、NO排量低，二甲醚还可掺入石油液化气、煤气或天然气混烧并能提高热量，所以，它将可能是取代液化气的一种理想的清洁燃料。而二甲醚对大气氧层无损害，在大气对流层中容易降解(只需24小时)。并且具有优良的易液化、致冷性、低污染的特点。二甲醚动力性能好、污染小，因此可以作为汽车燃料，尾气中一氧化碳、碳氢化物、氮氧化物含量与采用汽油相比分别低55％、83％、4％。与柴油相比，十六烷值比柴油高27％，燃油性能更好，其发动机爆发力大，机械性能更好。但如果单独使用成本过高不利于工业使用。而液氨的着火点高，汽化热大，比重为0.66，沸点-33度，不能单独直接作为燃料使用。但将两者混合使用掺入一定量的促燃剂就可以作为一种理想的点燃式汽车燃料。
本发明所提供的二甲醚-液氨点燃式汽车燃料选择普通汽油车、LPG汽车或者CNG汽车进行试验时，通常不需要改变任何内燃机部件，一般仅需要增配更换部件上的内部螺钉，并且通过更换一个能够耐二甲醚--液氨混合物的蒸汽压和腐蚀的储存容器、一个降低该混合物的压力和汽化该混合物的调节器和一个可以用来调节空气和该混合物的汽化器或喷油系统来完成。如果橡胶或者塑料配件是在接触二甲醚--液氨混合物的位置，它们应该用可以更好的耐以上两种物质使用的材料代替。
为了更好的说明本发明，下面给出了实施例1.选择10％的二甲醚、90％的液氨混合充入压力容器，直接生成应用于点燃式汽车的燃料；2.选择40％的二甲醚、60％的液氨混合充入压力容器，直接生成应用于点燃式汽车的燃料；3.选择50％的二甲醚、50％的液氨混合充入压力容器，直接生成应用于点燃式汽车的燃料；4.选择90％的二甲醚、10％的液氨混合充入压力容器，直接生成应用于点燃式汽车的燃料。
实验证明，如能加入适量的促燃剂(如双氧水或者二茂铁)，使用效果会更好，下面是几个优化实施例
1.选择10％的二甲醚、89.5％的液氨、0.5％的双氧水或者二茂铁混合充入压力容器，直接生成应用于点燃式汽车的燃料；2.选择40％的二甲醚、59.5％的液氨、0.5％的双氧水或者二茂铁混合充入压力容器，直接生成应用于点燃式汽车的燃料；3.选择50％的二甲醚、49.7％的液氨、0.3％的双氧水或者二茂铁混合充入压力容器，直接生成应用于点燃式汽车的燃料；4.选择50％的二甲醚、49.2％的液氨、0.8％的双氧水或者二茂铁混合充入压力容器，直接生成应用于点燃式汽车的燃料；5.选择61％的二甲醚、38.6％的液氨、0.4％的双氧水或者二茂铁混合充入压力容器，直接生成应用于点燃式汽车的燃料；6.选择89.5％的二甲醚、10％的液氨、0.5％的双氧水或者二茂铁混合充入压力容器，直接生成应用于点燃式汽车的燃料。
以下是本发明所提供的二甲醚-液氨混合燃料的一些性能参数的实验数据1、二甲醚-液氨混合燃料的动力性能对比表1二甲醚-液氨混合燃料动力性能试验
从试验看出，二甲醚-液氨混合燃料完全可以用于点燃式汽车，并且在二甲醚含量高的情况下，汽车动力性能好于LPG汽车。二甲醚-液氨混合燃料耗油量比LPG高，这是由于混合燃料热值比较低的原因。
2、二甲醚-液氨混合燃料的尾气排放情况根据美国联邦试验规程，在点燃式发动机上燃用40％二甲醚-液氨混合燃料时测得的排放物与燃用汽油的比较见表2，试验表明CO、NOx、HC均有较大幅度下降。点燃式汽车燃用二甲醚-液氨混合燃料的尾气排放情况如下表
3、40％二甲醚-液氨混合燃料经济性对比虽然从耗油量来看，二甲醚-液氨混合燃料较传统石油燃料高，但是，由于二甲醚-液氨混合燃料价格便宜，因此经济性上仍然优于传统燃料。40％二甲醚-液氨混合燃料在点燃式汽车上的经济性对比如下表
权利要求
1.二甲醚-液氨点燃式汽车燃料，包括以下含量的组分二甲醚 10％～90％液氨 90％～10％。
2.根据权利要求1所述的二甲醚-液氨点燃式汽车燃料，其特征在于，还包含有0.3％～0.8％的促燃剂，所述促燃剂可以是二茂铁或者双氧水或者两者的混合物。
3.根据权利要求1所述的二甲醚-液氨点燃式汽车燃料，其特征在于，二甲醚为10％～50％，液氨为90％～50％。
4.根据权利要求2所述的二甲醚-液氨点燃式汽车燃料，其特征在于，二甲醚为10％～50％，液氨为90％～49.7％，促燃剂为0.3％～0.8％。
5.根据权利要求4所述的二甲醚-液氨点燃式汽车燃料，其特征在于，二甲醚为40％，液氨为59.5％，促燃剂为0.5％。
6.根据权利要求4所述的二甲醚-液氨点燃式汽车燃料，其特征在于，二甲醚为50％，液氨为49.4％，促燃剂为0.6％。
7.一种二甲醚-液氨点燃式汽车燃料的生产方法，其特征在于，将一定量的促燃剂加入压力容器，然后依次二甲醚和液氨按比例充入压力容器，混合均匀，直接生成应用于点燃式汽车的燃料。
全文摘要
本发明公开了一种二甲醚－液氨点燃式汽车燃料及其生产方法，它包括以下含量的组分10％～90％的二甲醚、90％～10％的液氨；将一定量的促燃剂加入压力容器，然后依次二甲醚和液氨按比例充入压力容器，混合均匀，直接生成应用于点燃式汽车的燃料。该燃料能直接作为点燃式汽车燃料，它既解决了二甲醚辛烷值低的问题，也解决了液氨燃料存在的燃烧速度慢、动力性差、尾气排放超标等问题；该方法简单可行，对发动机改动很小，适合工业化应用。
文档编号C10L1/22GK1970699SQ20061002221
公开日2007年5月30日 申请日期2006年11月7日 优先权日2006年11月7日
发明者李天文, 刘鸿生, 李庆, 刘圣华, 林朝阳, 刘勤, 伍泽民 申请人:泸天化(集团)有限责任公司