专利名称：：用于内燃机的含有生物乙醇和生物柴油的燃料组合物的制作方法
技术领域：
：本发明涉及用于内燃机的燃料组合物，更具体地涉及用于内燃机的替代燃料的燃料组合物，其不仅可用于使用汽油作为燃料的汽油发动机，还可用于使用轻油作为燃料的柴油发动机。
背景技术：
：由于20世纪70年代的"石油冲击"引起的石油资源枯竭的问题，以及化石燃料的环境污染已经成为世界性的问题，说当今世界正处于与能源和环境斗争当中也并不为过。为了应对日益加强的内部环境规定(《京都议定书》)，特别是没有石油资源的国家(如韩国)应当关注替代燃料的发展，并应加快替代燃料的发展。然而，汽油广泛用作内燃机的燃料，由于汽油燃烧时产生碳氧化物(COx)、氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx)，这些气体排入空气中，因此汽油成为空气污染的主要原因。为克服上述问题，生物替代燃料受到了人们的关注。作为替代燃料的候选材料，可以从天然气、煤、木材等制备的甲醇由于辛烷值高(约为101.5)，适用于高压縮比的发动机。当其用于柴油发动机中时，它在燃烧时不会产生煤烟，并且没有硫，因此有助于大幅减少产生的氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx)。但是，当生物乙醇(bioethanol)或100%甲醇单独用于现有的汽油发动机中时，其单位体积发热量仅为汽油的发热量的一半左右，因此在行驶距离相同的情况下，需要两倍的燃料箱容量。而且，它会腐蚀汽油发动机。因此，只要现有内燃机的结构不改变，就难以应用所述生物乙醇或甲醇。根据美国西弗吉尼亚大学的研究，对作为内燃机替代燃料的候选物质的甲醇、生物乙醇和生物柴油的分析结果表明，甲醇排放出最少量的氮氧化物，因此在防止环境污染方面得到了最高评分。第二是生物乙醇，其次是生物柴油。尽管甲醇具有解决环境问题的优点，但在其用作内燃机的燃料时，表现出上述缺点。因此，人们对乙醇，特别是生物乙醇的兴趣提高。实际上，在工业应用中常常使用合成乙醇，并且从植物中提取出的醇类燃料生物乙醇与甲醇相似，并且生物乙醇还具有降低的毒性和废气。含有生物乙醇的内燃机燃料油(例如本发明的组合物)的优点在于，可以在不改变现有汽车内燃机的情况下加入所述燃料油。目前，在美国、巴西等国使用称为"乙醇汽油(gasohol)"的汽油和生物乙醇的混合物作为燃料。但是，它的着火性差，因此在冬季难以使用，而在植物资源量不能充分保证的地区，从植物提取的生物乙醇的使用有限。生物乙醇是通过将生物中含有的碳水化合物转化为糖，然后使糖发酵得到的。当使用甘蔗或甜菜作为糖源时，通过直接从中提取糖并使提取出的糖进行醇发酵得到生物乙醇。另夕卜，通过如下过程可以制得生物柴油，在催化剂的存在下，将从自然生长的植物(油菜籽、向曰葵籽、大豆等)有机提取出的油与醇组合，形成乙酯或甲酯。在生态友好性方面，生物柴油表现出作为替代燃料的充分的可能性，并且在发达国家(包括欧洲)已实际应用。但是，它还不能用作完全燃料产品，而是用作柴油燃料的添加剂或在汽车中与轻油组成混合物使用。因此，现有技术中柴油发动机对轻油的燃料依赖性仍然很高。
发明内容技术问题本发明用于解决现有技术中产生的上述问题，并且本发明的目的是提供内燃机燃料组合物作为替代燃料，其不仅可用于使用汽油作为燃料的汽油发动机，还可用于使用轻油作为燃料的柴油发动机。更具体地，本发明提供了用于内燃机的燃料组合物，其包含生物乙醇、乙醇、甲醇、甲苯、二甲苯、芳烃溶剂、异丙醇、异丁醇和工业汽油。本发明的另一个目的是提供新型燃料组合物，其通过包括乙醇组分而使辛烷值增大，并且含有的有害废气物质减少，使环境污染物减少。本发明的另一个目的是提供新型燃料组合物，其使用生物乙醇作为其一种组分，其也可以作为辛烷值提高剂(octaneenhancer),在不使用单独辛垸值提高剂的情况下，使辛烷值改进剂的用量最小，从而使环境污染最小。更具体的，本发明旨在提供能够替代现有物质(MTBE)的燃料组合物，其中MTBE由于不良的生物降解能力，被认为是地下水或土壤的污染物和环境污染物。本发明的另一个目的是提供用于内燃机的燃料组合物，其可以另外含有异戊垸，使所述组合物燃烧时的发热量最大，并且可以另外含有腐蚀抑制剂作为添加剂，所述腐蚀抑制剂通常加入液体燃料中以防止内燃机的腐蚀。本发明的另一个目的是提供含有可用于柴油发动机的生物柴油的燃料组合物。本发明的另一个目的是提供可以用于所有汽油发动机和柴油发动机的通用燃料组合物。技术方案为实现上述目的，在一个实施方案中，本发明提供了用于内燃机的燃料组合物，其含有乙醇。在优选实施方案中，本发明提供了用于内燃机的新型燃料组合物，其含有生物乙醇，其中生物乙醇减少有害物质排放的有效性高，并能够提高发动机性能。在另一个实施方案中，本发明提供了用于内燃机的燃料组合物，其包含a)l-45重量。/。的甲苯；b)l-45重量。/。的二甲苯；c)l-85重量0/。的乙醇、生物乙醇或其混合物；d)5-69重量。/。的工业汽油。在另一个实施方案中，本发明提供了用于内燃机的燃料组合物，除了所述燃料组合物的组分a)-d)，其还包含至少一种选自下面的组分e)l-19重量％的芳烃溶剂、f)l-17重量％的异丙醇，和g)l-18重量％的异丁醇。在下文中，将对本发明的燃料组合物的各种组分进行进一步描述。本发明组合物中的甲苯和二甲苯组分用于提高发动机的动力，二甲苯组分没有特别限制，只要它是任意一种传统的异构体或其混合物。本发明组合物中的组分c)，即，乙醇、生物乙醇或其混合物，用于在本发明组合物中得到高辛垸值和髙压縮比，并完全解决环境污染问题和由单独使用甲醇引起的产生甲醛而造成腐蚀的问题，使得所述燃料组合物表现出优异的效果。在本发明的组合物中，作为组分d)的工业汽油(KSM2611)是从原油中分离出来的馏分，可以用于本发明的实例包括符合韩国工业标准(KS)的溶剂No.l(苯精(benzine))、溶剂No.2(橡胶溶剂)、溶剂No.3(溶剂石脑油)、溶剂No.4(矿物油精)，以及溶剂No.5(清洗剂)。其中，使用溶剂No.l(汽油)可以提供的组合物表现出最优异的减少烟尘的效果，并且不产生煤烟。工业汽油的实例包括CAS弁8032-32-4(汽油)、CAS#8052-41-3(干洗溶剂油)、CAS弁8030-31-7(芳烃溶剂油)，在国际上它们以下列通用名和商品名使用坎那油、异链烷烃、粗汽油(ligroin)、矿物油精、石脑油粗汽油(naphthaligroin)、精制溶剂石脑油、VM&P石脑油、油漆溶剂油(vanishmarker'snaphtha)、石脑油溶剂、石脑油干洗溶剂油、石油溶剂(whitespirit)、干洗溶剂油石脑油、干洗溶剂油有机溶剂、釉质稀释剂、矿物稀释剂、橡胶溶剂(石脑油)、Vasol，及石油溶剂。本发明组合物中作为组分e)的芳烃溶剂的实例包括C8-C14烷基取代的苯衍生物及其混合物，它们基本不含二甲苯和甲苯，或者基于总重量，二甲苯和甲苯的含量小于3重量％。它用于提高本发明组合物的燃料燃烧比。所述芳烃是选自下述物质的两种或多种的混合物乙苯、l-甲基-3-乙苯、1,3，5-三甲苯、1,2,4-三甲苯、1,2，3画三甲苯、异丙基苯、丙苯、枯烯，以及l-乙基-2-甲苯。其具体实例包括Aromatic-100(分类为CAS#64742-95-6;ExxonMobileCorp,)、Hi-Sol10(AshlandInc.),Kocosol-100(SK)、Kocosol-150(CAS#64742-94-5;SK)、聚乙基苯、重芳烃石脑油、高闪点芳烃、以及ShellsolR。在下文中，将进一步描述本发明组合物的各组分的作用和含量。作为组分a)的甲苯和作为组分b)的二甲苯用于提高燃料组合物的爆发力，如果它们的用量超出了上述指定范围，将会难以保持相当程度的爆发力。所述二甲苯组分通常是指由单一二甲苯异构体或二甲苯异构体的混合物组成的二甲苯组分。另外，如果由乙醇、生物乙醇或其混合物组成的组分c)在燃料组合物中的用量小于1重量％，在内燃机中不能得到高辛垸值和高压縮比。此外，作为组分d)的工业汽油使得燃料组合物的组分能够顺利地混合，从而防止杂质堵塞内燃机的喷嘴，并且还可以增强发动机起动能力。作为组分e)的芳烃溶剂，可以选择性地用于具有理想物理性能的燃料油，用于提高着火性。所述组合物中组分e)的含量小于1重量％，则难以实现预期的高的着火性，而如果含量超过19重量％，所述组合物在燃烧时的发热量将受限制。作为组分f)的异丙醇用于减小作为本发明组合物的主要组分的亲水乙醇和疏水芳族化合物之间的表面张力，从而使所述组合物的组分能够很好地彼此混合。另外，作为组分g)的异丁醇用于改善低温起动性能，而乙醇的低温起动性不足。如果本发明的组合物含有上述指定范围的组分g)，它可以保持最优异的低温起动性能，从而使得其即使在寒带也可以用作内燃机燃料。为了使本发明的组合物在燃烧时的发热量最大，基于组合物的总重量，本发明的组合物可以任选地含有0.5-10重量％的异戊醇，和/或加入液体燃料中用于防止内燃机腐蚀的腐蚀抑制剂。公开的文献中提出了多种腐蚀抑制剂(例如，胺基化合物如氨基苯酚、聚(羟基羧酸)酰胺或酯衍生物)，在本发明的组合物中可以适当地选用腐蚀抑制剂。但是，本发明的组合物中腐蚀抑制剂的含量优选为0.05-5重量％。如果所述腐蚀抑制剂的含量小于0.05重量％，其不能充分实现理想的防腐蚀效果，但是如果含量大于5重量％，则将因此引起经济方面以及含有所述腐蚀抑制剂的替代燃料的效果的问题。在本发明中，如果使用生物乙醇，则生物乙醇组分自身可以作为辛烷值提高剂，因此，不需要使用被列为污染物的MTBE或ETBE，就可以得到高的辛垸值。但是，在所述组合物中使用少量的MTBE或ETBE以略微增大辛烷值也在本发明的范围内。在这种情况下，考虑到经济效率，基于所述组合物的总重量，辛垸值提高剂的用量优选为0.1-5重量％。另外，基于由乙醇、生物乙醇或其混合物组成的组分c)的总重量，甲醇的用量可以为1-85重量％。但是，如果单独使用甲醇，与使用乙醇相比，会引起诸如产生甲醛和发动机腐蚀的问题，并且还会导致发动机性能降低。因此，考虑到发动机性能的提高，优选地，甲醇与乙醇、生物乙醇或其混合物组成混合物使用。对于本发明用于内燃机的燃料组合物中含有的乙醇，可以使用纯度为95%的合成乙醇。尽管不能说乙醇纯度增大就能够减少诸如不完全燃烧和发动机腐蚀的问题，但无水乙醇价格昂贵，因此对燃料的经济性有一定影响。为了克服合成乙醇的缺点，也可以使用从自然提取出来的生物乙醇。换句话说，可以使用生物乙醇，所述生物乙醇通过将生物中含有的碳水化合物(玉米、朝鲜蓟等)转化为糖，并对糖进行醇发酵得到，或通过从甘蔗或甜菜中提取糖，并发酵提取出的糖得到。如果本发明组合物中使用生物乙醇，将会有另外一个优点，即不需要使用辛烷值提高剂如MTBE，辛垸值就可以充分地增大。因此，生物乙醇不会引起环境污染(如因泄漏而使水和土壤污染)，并且容易生物降解，因此在环境保护方面表现出非常优异的效果，并且所述燃料组合物的物理性能提高。在本发明的另一个实施方案中，本发明的组合物还可以含有生物柴油，基于组合物的总重量，所述生物柴油的含量为0.01-85重量％。如果本发明的组合物中所述生物柴油的用量为0.01-85重量％，会使汽油发动机中的润滑作用平滑，从而表现出改善燃料消耗比的效果，并延长发动机的寿命，因此与使用现有汽油相比，表现出更加优异的效果。换句话说，可以使用传统生物柴油生产方法制备的生物柴油，其中，在催化剂的存在下，将从自然生长的植物(油菜籽、向日葵籽、大豆等)有机提取出的油与醇组合，形成乙酯或甲酯。如果本发明的组合物中的生物燃料的含量超过85重量％，会不理想地降低本发明组合物的凝固温度，而堵塞汽车滤油器，导致发动机动力减小。本发明用于内燃机的燃料组合物可以直接用作内燃机的替代燃料。另外，本发明的组合物可以与汽油或柴油混合使用。这种构造是本发明的另一个主题。本发明用于内燃机的燃料组合物是用于内燃机的新型生物燃料，其排出的空气污染物减少，并且可以减少废气和解决环境污染问题(地下水和土壤污染)，特别是当其含有生物乙醇时。另外，本发明的组合物具有代替辛烷值提高剂(一般为MTBE)的优点。因此，本发明的另一个方面涉及减少从内燃机排出的废物以及辛烷值提高剂的新方法。本发明用于内燃机的燃料组合物单独用作内燃机燃料，或与已知燃料混合使用。此外，本发明的燃料组合物可以用作汽油替代燃料或添加剂。下面将根据实施例对本发明做进一步描述。但是，应当理解，这些实施例不视为对本发明范围的限制。本发明用于内燃机的燃料组合物根据欧洲测试方法ECE15+EUDC进行评价，欧洲测试方法ECE15+EUDC与韩国专利注册号No.10-0525362中描述的方法相同。作为对比燃料，使用辛垸值为93的无铅汽油。使用下述实施例l-5制备的燃料组合物，车辆VolkswagenJetta(FV7160Cix)(见表l)行驶了200km,然后根据下面标准进行测量GB18352.2-2001(《污染物排放限值及测量方法》)、GB/T3845-93(《车辆污染物排放限值及测量方法》)、GB/T12543-90(《车辆加速性能测试方法》)、GB1495-2002(《汽车加速行驶车外噪声限制及测量方法》)。换句话说，所述Jetta车中注入各种燃料组合物行驶200km后，对空转时排放的废气测试两次，ECE15+EUDC测试(污染物排放测量)和燃料经济性测量一次，并且动力性能和噪声表1测试车辆的规格车型JETTAFV7160Cix车辆生产厂家FA"W-VolkswagenAutomobileCo,，Ltd车牌号码KyungC33185车辆生产日期2004年12月重量(kg)1130车辆行驶里程(km)38787变速箱五档变速箱发动机排量(L)1.6发动机型号ATK轮胎气压220kPa具体实施方式实施例1将下面的组分彼此混合，得到本发明用于内燃机的燃料组合物，并测试性能。测试结果在下面表格中显示。应当知道，本发明的组合物具有高达96的辛烷值，尽管不含有单独的辛烷值提高剂。1)4重量％的Aromatic-100作为芳烃溶剂2)16重量％的甲苯3)10重量％的二甲苯4)13重量％的生物乙醇5)4重量％的异丙醇6)2重量％的异丁醇7)51重量％的汽油作为工业汽油实施例2重复进行实施例1的步骤，区别在于，制备了由10重量％的实施例1制备的燃料组合物和90重量％的辛垸值为93的无铅汽油组成的混合燃料，并测试性能。测试结果在下表中显示。实施例3重复进行实施例1的步骤，区别在于，制备了由40重量％的实施例1制备的燃料组合物和60重量％的辛烷值为93的无铅汽油组成的混合燃料，并测试性能。测试结果在下表中显示。比较实施例1重复进行实施例1的步骤，区别在于，使用辛垸值为93的无铅汽油来代替实施例1的燃料组合物。测试结果在下表中显示。比较实施例2重复进行实施例1的步骤，区别在于，使用甲醇来代替生物乙醇。测试结果在下表中显示。实施例4重复进行实施例1的步骤，区别在于，使用14重量％的甲苯、48重量％的工业汽油和5重量％的生物柴油。测试结果在下表中显示。实施例5重复进行实施例1的步骤，区别在于，使用48重量％的工业汽油和3重量％的MTBE作为辛烷值提高剂。结果发现，本发明的燃料组合物在输出和发动机起动性能方面具有非常优异的效果。表2JETTA(VOLKSVAGON)车辆空转时排放废气的测试结果<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>如上面表2所示，根据GB18352.2-2001测试方法进行的排放废气测量显示，在实施例1-5和比较实施例1禾n2中，行驶200km后的发动机空转时排放的废气没有增加，这说明这些组合物在空转时的废气中都没有污染物。表3JETTA(VOLKSVAGON)车辆污染物排放和燃料经济的测试结果<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>如表3所示，与比较实施例l(甲醇)和比较实施例2(辛烷值为93的无铅汽油)相比，本发明的燃料组合物的碳水化合物(HC)、一氧化碳(CO)和NOx明显减少。特别的，单独使用生物乙醇的实施例1和使用生物乙醇/生物柴油混合物的实施例4排放的废气污染物减少了25%以上。另外，关于燃料消耗，与使用甲醇相比，实施例l减少了5%以上，与使用辛垸值为93的无铅汽油相比，实施例1减少了2%以上。表4JETTA(VOLKSVAGON)车辆动力性能测试结果(单位秒)<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>如上面表4所示，对于行驶200km后换到4档和5档的时间，单独使用生物乙醇的实施例1和使用生物乙醇/生物甲醇混合物的实施例4的加速比使用甲醇的比较实施例2和使用辛烷值为93的一般汽油的比较实施例l快。表5车辆加速期间噪声的测量(1)行驶200km后比较实施例1的测试结果<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>(2)行驶200km后实施例1的测试结果变速箱位置发动机转速发动机转速左右侧平均值即时结果峰值噪声2档左3800410076.276.075.6右3800410075.93档左2800305075.075.3右2800305075.5背景噪声55,6(3)行驶200km后实施例2的测试结果变速箱位置发动机转速发动机转速左右侧平均值即时结果峰值噪声2档左3脂楊074.574.473.2右3廳410074.43档左2800305072.072.0右2800305072.5背景噪声54.3(4)行驶200km后实施例3的测试结果变速箱位置发动机转速发动机转速左右侧平均值即时结果峰值噪声2档左3800410075.174.173.1右3800楊074.03档左2800305071.872.0右2800305072.3背景噪声54.2如上面表5所示，本发明的燃料组合物表现出优异的减噪效果。工业应用性如上所述，本发明用于内燃机的组合物在环境保护方面具有优势，因为，与现有的汽油燃料和柴油燃料相比，当本发明的组合物用作内燃机燃料时，产生和排放的空气污染物显著减少。另外，本发明的组合物在能量方面具有优势，因为，与现有的汽油燃料和柴油燃料相比，本发明的燃料组合物表现出优异的动力性能。此外，本发明的燃料组合物还降低了噪声。权利要求1、用于内燃机的燃料组合物，其包含a)1-45重量％的甲苯；b)1-45重量％的二甲苯；c)1-85重量％的乙醇、生物乙醇或其混合物；d)10-69重量％的工业汽油。2、权利要求l的燃料组合物，其还包含至少一种选自下面的组分1-69重量％的芳烃溶齐1」、l-13重量的异丙醇，和1-12重量％的异丁醇。3、权利要求1的燃料组合物，其还包含至少一种选自下面的组分0.5-10重量％的异戊垸、0.05-5重量％的腐蚀抑制剂，和0.01-85重量％的生物柴油。4、权利要求2的燃料组合物，其还包含至少一种选自下面的组分0.5-10重量％的异戊烷、0.05-5重量％的腐蚀抑制剂，和0.01-85重量°/。的生物柴油。5、权利要求1-4任一项的燃料组合物，其中组分c)是与甲醇的混合物。6、权利要求2或4的燃料组合物，其中所述芳烃溶剂是选自乙苯、l-甲基-3-乙苯、1,3，5-三甲苯、1,2,4-三甲苯、1，2,3陽三甲苯、异丙基苯、丙苯、枯烯，以及l-乙基-2-甲苯中的两种或多种的混合物。7、权利要求1-4任一项的燃料组合物，其中所述工业汽油选自苯精、千洗溶剂油、坎那油、异链垸烃、粗汽油、矿物油精、石脑油粗汽油、精制溶剂石脑油、VM&P石脑油、油漆溶剂油、石脑油溶剂、石脑油干洗溶剂油、石油溶剂、干洗溶剂油石脑油、干洗溶剂油有机溶剂、釉质稀释剂、矿物稀释剂、橡胶溶剂，及Vasol。8、权利要求6的燃料组合物，其中所述工业汽油选自苯精、干洗溶剂油、坎那油、异链烷烃、粗汽油、矿物油精、石脑油粗汽油、精制溶剂石脑油、VM&P石脑油、油漆溶剂油、石脑油溶剂、石脑油干洗溶剂油、石油溶剂、干洗溶剂油石脑油、干洗溶剂油有机溶剂、釉质稀释剂、矿物稀释剂、橡胶溶剂，及Vasol。9、权利要求l-4任一项的燃料组合物，其还包含含量为0.1-5重量％的辛烷提高剂MTBE或ETBE。10、用于内燃机的替代燃料，其中单独使用权利要求l-4任一项的组合物，或将其与已知的内燃机燃料混合使用。全文摘要本发明公开了用于内燃机的燃料组合物，其包含a)1-45重量％的甲苯；b)1-45重量％的二甲苯；c)1-85重量％的生物乙醇、乙醇或其混合物；d)10-69重量％的工业汽油；e)1-19重量％的芳烃溶剂；f)1-13重量％的异丙醇；g)1-12重量％的异丁醇。另外，所述燃料组合物还可以含有异戊烷，使所述组合物燃烧时的发热量最大化，并且还可以含有腐蚀抑制剂作为添加剂，所述腐蚀抑制剂通常加入液体燃料中，以防止内燃机的腐蚀。与现有的汽油相比，本发明公开的燃料明显减少了空气污染，同时，提高了动力性能，因此是有用的具有经济性的替代燃料。文档编号C10L1/14GK101213275SQ200680024122公开日2008年7月2日申请日期2006年6月9日优先权日2005年7月1日发明者李容晚申请人:李容晚