Viesel的制作方法

专利名称：：Viesel的制作方法
技术领域：
：大抵而言，本发明涉及引擎燃料领域。更具体而言，本发明涉及由少量石化柴油燃料组合多量废弃的蔬菜或动物油，及进一步以稳定化学剂的混合物改质所制成的混合引擎燃料的组合物。所得复合燃料特别适用于通过柴油引擎的应用，还可适用于其它燃料及热能应用。本发明进一步适用于作为机械内润滑剂。本发明还提供有关制造此复合燃料所必要的方法。
背景技术：
：由于无机烃燃料的供应日益减少，开发由再生资源衍生的替代性燃料已是刻不容缓的社会和经济课题。天然、生物合成油类，尤其是由植物种子或由其它植物成分或植物废料所获得的油类，代表燃料供应问题的可行解决办法。除了加工及运输成本之外，这些天然的燃料不会影响到石化燃料的可使用量。再者，考虑到全球暖化，植物油燃料本身为"碳中性"(carbon-neutral)且在燃烧时不实质地增加大气环境中温室气体或二氧化碳的浓度。植物油最终由光合作用产生，使用大气中二氧化碳作为碳源，因此这些油类的燃烧主要使碳于环境中循环且不增加总碳负担。对于实际的目的，相对于地质供应为有限的石油燃料，植物油燃料当然为可再生的。废弃植物油(Wastevegetableoil(WVO))为可大量获得的富含能量来源，源自食品制造工业使用植物油作为油炸剂的副产品。例如，其中一种常见的WVO，因其作为油炸媒介时所产生的颜色而称为"黄油"YG。其它用过的炸油或脂肪，如衍生自牛脂肪的牛油及衍生自猪脂肪的猪油，因为其高能量含量也为有潜力的燃料。WVO、YG、猪汕及用过的牛油需再生或进一步使用于防止堆积及环境污染。这些废弃物的逐渐增加的有吸引力、符合经济的用途是作为燃料原料。生物柴油(biodiesel)，已常见于商业，为一种采用包括WVO的植物油作为为原料的替代燃料的一例。生物柴油为使用碱性催化剂通过植物油的酯交换反应(transesterification)产生可再生的甲基乙基脂肪酸酯的可再生燃料。这些酯类随后通过单离由反应混合物产生清洁、富含能量的柴油燃料物质。一般而言，生物柴油燃料混合如柴油一号燃料或柴油二号燃料的石油为主的柴油燃料混合，制造具有可接受的性能及储存质量的复合燃料(柴油燃料的通用质量标准由美国材料测试协会ASTM所制定，柴油燃料的标准为ASTM975)。例如，B20为混合20%生物柴油和80%石化柴油(体积比)的复合生物柴油燃料。同样地，B50生物柴油含有50%生物柴油(体积比)。B20为高度期望的柴油燃料，最近已更为商业化，具有良好的十六垸值(cetanerating)及其它有利特性。B20含硫少于柴油二号燃料，因生质燃料成份主要为无硫，所以B20及其它生物柴油复合混合物燃烧均比柴油二号燃料本身更为清洁。B20符合特别为生物柴油质量及性能所定的ASTM标准6751。然而，生物柴油燃料有其缺点。已知用于制造生物柴油的醇成分，尤其是甲醇，具有毒性且须特殊操作。这些醇成分极易挥发且高度易燃，具有爆炸性。反应碱性催化剂，常用的氢氧化钠，也为高腐蚀性及伤害性的物质，需特殊容器及细心的处置。另外，酯交换反应的相对地无毒性的副产物，甘油，须要储存及处置。本发明为对上述缺点来回应。本发明的主要目的为提供一种更清洁的燃烧，更有效率，更低成本的柴油引擎用燃料及其它应用。为植物油及动物油类延伸与石化柴油燃料的相对小量组合的复合燃料混合物。植物油及动物油类优选为废弃油类。为提供可接受的燃料特性，此复合燃料进一步与小量的化学改性剂的复合混合物进行混合，总称为"稳定齐U"混合。所完成的混合物具有优良的润滑性质。复合燃料较生物柴油为更价廉的制造且其制造过程产生最低量的环境不利的副产物。本说明书公开了新颖复合燃料及润滑剂的组合物及制造方法。
发明内容本发明的目的为提供主要由废弃的植物或动物来源及掺入最低量石化柴油原料所获得的复合柴油燃料。本发明的另一目的为提供可利用于标准柴油引擎，且引擎未经任何改造的燃料。为此，此燃料应符合为管理使用于柴油引擎的生物柴油质量所设定的标准ASTM6751及ASTM975。本发明的另一目的为提供于引擎或燃烧器用途与商业用柴油燃料相比污染更少的燃料。本发明的再一目的为提供实质上由植物或动物起始的生物合成油所衍生的柴油引擎用机械润滑剂。本发明的再一目的为提供对环境友善且成本较低的柴油及生物柴油替代物。本发明人业已发现10%至50%范围的商业用柴油燃料及高达90%的废弃植物油及动物油混合良好的混合物且在柴油引擎有效的燃烧。当测试时，相较于柴油二号燃料，无明显的引擎马力及引擎扭矩的损失，且无异常的引擎损耗。部分地，由于较低硫含量，复合燃料相较于石化柴油燃料为低污染。田间试验显示在极端的气候条件中复合燃料仍发生作用。柴油燃料对于与燃料接触的柴油引擎的工作零件作用为润滑剂。除作为燃料外，当相较于柴油二号时，本发明也同时作用为增强的润滑剂。一益处为降低柴油引擎的爆震或间隙时间。1993年美国联邦法变更柴油燃料的硫含量为低于500ppm(百万份数)。此变更所不期望的结果是用于移除硫杂质的处理也降低润滑性。此困难通过本发明而克服。由于本发明的燃料可作为润滑剂，柴油引擎的运转较为安静，可维持马力及因较少摩擦损失增加燃料为了完成本发明，由商业用柴油燃料及生物合成废油的简单混合所获得的预混合物，也需要通过其它成分(总称为"稳定剂")调节。部份地，小量添加的稳定剂使此石化柴油燃料及生物合成油的混合物达到与商业用柴油燃料为相同的润滑性、浇注率及流速。除此之外，稳定剂维持燃料所需的十六烷、清洁源自注射口的油固体、润滑柴油引擎零件、对水溶液污染物去乳化、保护燃料免于凝胶化及减少硫的排放(与复合燃料的石化柴油成分相比时)。为了调整植物及动物废弃油的可利用性，多数己知商业用废弃油可单独地或组合地使用于复合混合物。生物合成油可为新鲜的，但优选为再生的。所有情况中，这些油应通过经由下文所揭示的制造方法(参照A.本发明的制造方法)过滤及修饰。石化柴油成分可为柴油一号，柴油二号或农用柴油燃料。石化柴油可单独使用或需要时组合使用。使用于本文，词语"植物油"指衍生自植物来源的自然发生的油。这些植物油可于收集后直接使用(直接植物油，straightvegetableoil,SVO)或再生后作为WVO。词语"动物油"指衍生自动物脂肪及油的油及半固体油。词语"生物合成油"指植物油及动物油两者的任何组合。词语"石油"指由矿物或地质来源所获得的烃。本文中的词语"燃料"用于指称可使用于柴油引擎或燃烧器(如加热锅炉或壁炉)的任何燃料。使用于本文，词语"柴油燃料"应理解为指利用于进行压縮点火引擎而非火花点火引擎引起内燃的燃料，且此外地这些引擎通常使用柴油为热源。于本文中，词语"生物柴油"指源自植物油源所合成的柴油燃料，其中原生的甘油脂肪酸酯通过酯交换由低分子醇的脂肪酸酯取代。所述低分子醇如甲醇及乙醇。使用于本文的词语"复合燃料"指适合用于运作柴油引擎的石油、生物合成油或生质燃料的某些混合物。石化柴油燃料由原油收集在大气压于约250至350°C温度范围的沸腾分液的蒸馏物。本文中，词语"柴油一号"或"柴油二号"分别指此分液中得较低沸腾成分及较高沸腾的成分。同时于本文中，词语"农用柴油燃料"指含有较高浓度硫且主要使用于农业的较低质量的石化柴油燃料。农用柴油燃料为免征税的(untaxed)，且因为掺加红色色素以及其它柴油区分也称为"红柴油"使用于本文，词语"稳定剂"或等价的"稳定剂混合物"为进一步改性或修饰复合燃料以获得更好储存性质或燃烧性能的成分组合。这些燃料性质的示例为润滑性、流速、浇注、凝胶化温度、排放质量、十六烷值、均质性，清洁剂作用、微生物生长等。当特别说明时、词语"稳定剂混合物"指示于下述表1的组合物。词语"预混合物"指本发明制造中，稳定剂添加前，柴油燃料及生物合成燃料的混合物。具体实施例方式本发明为复合燃料组合物，其由少量石化柴油燃料，混有多量生物合成油及稳定剂所组成。其含量以体积百分比表示。石化柴油燃料成分选自下述组群柴油一号、柴油二号及农用柴油燃料。生物合成油成分选自下述组群花生油、植物起酥油、棉花子油、豆油、葡萄子油、菜子油，棕榈油、废弃植物油、牛油、猪油及黄油。本发明也包括制造此复合燃料必要的方法。生物合成油可为SVO或原生油，也就是未使用于任何其它目地的，但优选为再生的废弃油；这些个别种类可透过任何比例组合使用。本领域技术人员应了解废弃烹饪油可包含任何这些个别油成分及组其它的任何组合，如食品油炸中所萃取出的脂肪。完成的发明进一步含有由下述添加剂所成的稳定剂混合物维持及高于石化柴油燃料所需十六烷值的添加剂、通过清洁剂作用清洁源自燃料系统的固体的添加剂、设计通过柴油燃料维持柴油引擎零件的润滑性的添加剂、由复合燃料去乳化剂而单离水的添加剂及抗凝胶化剂。完成的本发明本身作用为控制微生物生长的杀生物剂。以体积计量，本复合燃料含有约10%至50%的石化燃料成分，优选为约10%的石化燃料成分。本复合燃料含有约90%至约50%的生物合成油成分，优选为约90%的生物合成油成分。本复合燃料含有以体积计量约0.086%至约0.17%的稳定齐1」，优选为约0.086%的稳定剂混合物。稳定剂的主要成分示于表1:表1<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表1中，"重质芳香族溶剂石脑油"为在140°F至240°F(60°C至116。C)范围沸腾的的石脑油分液。轻质溶剂石脑油为在120。F至200°F(49°C至93。C)范围沸腾的石脑油分液。"二甲苯"为1,2-、1,3-或1，4-二甲基苯的任何混合物。"妥尔油脂肪酸"为脂肪酸混合物，由纸浆工业副产品的妥尔油所获得。含1至10%松香含量的妥尔油脂肪酸由妥尔油的分馏获得。本领域技术人员应知小量的未鉴定的化学杂质为自然呈现于列于表1的材料，且这些杂质未显着地影响混合物的作用。A.本发明的制造方法于原位或其它位置通过25微米聚酯过滤器于约105。F至125下(40.6°C至51.7'C)间的温度范围预过滤原生或废弃的生物合成油。分析混合物的湿度、不溶物、未皂化物(MIU)。此未皂化物含量应为等于或小于1.5%。再于约105。F至120°F(40.6°C至48.9°C)以另一25微米聚酯过滤器过滤。然后，于相同的约105。F至120。F的温度范围通过IO微米聚酯过滤器立刻过滤。再通过5微米聚酯过滤器过滤混合物。使滤液在圆锥型槽内静置3小时。由圆锥型槽底部去除沉积物。添加10°/。至50%(v/v)的石化柴油(体积比)且于约110°F(43，3。C)混合。静置不搅动约120分钟。对混合物添加稳定剂(0.086%至0.17%v/v。/。)并于约IO(TF(37.8"C)混合60分钟。混合物移至圆锥型槽，储存于室温。使混合物静置2小时。由圆锥型槽底部去除沉积物，通过5微米聚酯过滤器过滤混合物至暂存槽。移动混合物且使用液体分离模型CINC离心机于2700rpm旋转13分钟。完成的复合燃料移至储存槽。B.实例有用于本发明的一优选实例中(组合物A)，取6加仑(22.7升)的稳定剂混合物添加至总7000加仑(26,500升)的70%WVO及30%柴油二号的预混合物，使最终稳定剂浓度为0.086%(v/v)。典型的批次式容量为7,000加仑。本领域技术人员应了解稳定剂添加量随着过滤油的粘度而改变；越清澈干净的生物合成油，所添加的稳定剂越少。然而无论何种生物合成油成分，其最低添加量为预混合物每1,167加仑(4,418升)为1加仑(0.086%v/v)。另一实例中(组合物B)，取12加仑(45.4升，0.17%v/v)稳定剂混合物添加至总7,000加仑(26，500L)的70%牛油及30%柴油二号的预混合物。由于预混合物的粘度比通过WVO配方的高，需要额外量的稳定剂。下述其它实例说明，以体积为基础，适用于不同的燃料应用及环境条件的本发明的其它有用组合物。下述组合物的实例为以7000加仑(26,500升)的总预混合物体积为基础。冬季用组合物C，道路驾驶或非道路驾驶的条件(25%WVO+25%牛油+45%柴油二号+5%柴油一号)+12加仑稳定剂混合物(0.17%v/v)。组合物D，道路驾驶或非道路驾驶的条件(55%牛油+45%柴油二号)+12加仑稳定剂混合物(0.17%v/v)。夏季用组合物E，道路或非道路的条件(55%WVO+45%柴油二号)+12加仑稳定剂混合物(0.17%v/v)。组合物F，道路驾驶或非道路驾驶的条件(70%WVO+30%柴油二号)+12加仑稳定剂混合物(0.17%v/v)。C.道路测试采用具相同马达、传输系统、驾驶路线、后端齿轮比、车龄及里程数的二台福特F-350柴油卡车在夏季(2003八月)及冬季(2003二月)田间条件测试。一卡车以柴油二号加油，另一卡车以本发明(组合物A)加油。二台卡车均以正常例行工作状况行驶375英里路。八月测试后，于环境温度为90°F(32.2°C)，以组合物A加油的卡车与以柴油二号加油的卡车相比显示增加3.4%的燃料经济性(fueleconomy)。二台卡车于环境温度为36°F(2.2。C)的二月进行类似的测试。再一次的，以组合物A加油的卡车与以柴油二号加油的卡车相比显示增加约3%的燃料经济性。二台卡车均以俄勒冈州环境空气质量控制(OregonDepartmentofEnvironmentalandAirQualityControl(DEQ))测试烃及硫气体的排放。以组合物A加油的卡车与以柴油加油的卡车相比降低60%的烃的排放。至于硫氧化物SOx，以柴油加油的卡车排放615ppm的SOx。相对地，以本发明加油的卡车仅排放300ppm的SOx。以本发明加油的卡车无马力损失。以柴油二号加油的卡车在冷启动时有较大的困难且排气较多。以组合物A加油的卡车在闲置时可以较安静的启动并具有较少的敲缸反应，指出其具有更好的润滑性及燃烧特性。当所有汽车装置(例如空调机、收音机、车灯、喇叭等)均开启时，以组合物A加油的卡车相对于以柴油加油的卡车未有显着震动。当此二台卡车拖拉2吨(1800公斤)荷重的拖车时，加上拖车本身重量，行驶于上坡及高低不平的路面时，以组合物A加油的卡车与以柴油加油的卡车相比易于拉动且加速，说明组合物A所提供的改善的润滑性及引擎马力。本发明虽以上述所列举的实例说明，任何本领域技术人员应了解本发明并不以上述实例为限。于本发明的权利要求的精神及范畴中，本发明可有实施的变动及变化。因此说明内容及实例为说明而非限制本发明。权利要求1.一种柴油引擎用燃料组合物，包括至少一石油燃料、至少一生物合成油及至少一稳定剂混合物。2.如权利要求1的柴油引擎用燃料组合物，其中所述燃料组合物符合质量标准ASTM6751及ASTM975。3.如权利要求2的柴油引擎用燃料组合物，其中所述生物合成油选自下述所成组群花生油、植物起酥油、棉花子油、豆油、葡萄子油、菜子油、棕榈油、废弃植物油、牛油、猪油及黄油。4.如权利要求2的柴油引擎用燃料组合物，其中所述石油燃料选自下述所成组群柴油一号、柴油二号及农用柴油燃料。5.如权利要求2的柴油引擎用燃料组合物，其中所述石化柴油为所述柴油组合物的约10体积％至50体积％。6.如权利要求2的柴油引擎用燃料组合物，其中所述生物合成油为高达所述柴油组合物的90体积％。7.如权利要求2的柴油引擎用燃料组合物，其中所述稳定剂混合物包括为石化柴油燃料及生物合成油的总体积的约0.086体积％至约0.17体积％。8.如权利要求2的柴油引擎用燃料组合物，其中所述稳定剂混合物包括以体积计量乙酸乙烯酯约6%至8%;重质芳香族溶剂石脑油约10%至14%;5-戊烯基琥珀酰亚胺约1%至2%;乙基苯约3%至6%;硝酸2-乙基己基酯约29%至31%;1,2,4-三甲苯约2%至4%;1-(甲基乙基)苯约0.1%;二甲苯约20%至23%;2-丁氧基乙醇约6%至8%;2-乙基己醇约0.1%;1-羟基-3,6二氧杂辛垸约0.4%;妥尔油脂肪酸约1.0%;及轻质溶剂石脑油约10%至14%。9.如权利要求2的引擎用燃料组合物，其中所述燃料组合物与柴油二号燃料相比，进一步防止柴油引擎的马力及扭矩的损失。10.如权利要求2的引擎用燃料组合物，其中所述燃料组合物与柴油二号燃料相比，进一步防止引擎的异常损耗。11.如权利要求2的引擎用燃料组合物，其中所述燃料组合物与柴油二号燃料相比，进一步降低柴油引擎的硫排放。12.如权利要求2的引擎用燃料组合物，其中所述生物合成油为至少一再生植物油。13.如权利要求2的引擎用燃料组合物，其中所述生物合成油为至少一再生动物油。14.如权利要求2的用于内燃机引擎燃料组合物，其中所述燃料组合物润滑所述引擎及其相关工作零件为相等于或优于柴油二号燃料。15.如权利要求2的燃料组合物，包括约10体积％至50体积％的至少一石油燃料；约90体积％至50体积％的至少一生物合成油；及约0.086体积％至0.17体积％的稳定剂混合物，以使所述燃料组合物具有及柴油二号燃料相同的润滑性、浇注率及流速。16.如权利要求15的柴油引擎用燃料组合物，其中所述生物合成油选自下述所成组群花生油、植物起酥油、棉花子油、豆油、葡萄子油、菜子油、棕榈油、废弃植物油、牛油、猪油及黄油。17.如权利要求15的柴油引擎用燃料组合物，其中所述石油燃料选自下述所成组群柴油一号、柴油二号及农用柴油燃料。18.如权利要求15的引擎用燃料组合物，其中所述稳定剂混合物成分选自下述所成组群-以使其维持与柴油二号燃料所需石油燃料为相同或更高的十六烷值的至少一添加剂；以使其维持及清洁源自注射口及燃料系统的油固体的至少-一添加剂；以使其维持所述内燃机及其零件的润滑性的至少一添加剂；以使其由所述至少一燃料及所述燃料组合物移除或分离水的至少一添加剂；及以使其防止所述燃料组合物的凝胶化的至少一添加剂。19.如权利要求15的稳定剂混合物，其中所述稳定剂混合物以体积计量乙酸乙烯酯约6%至8%;重质芳香族溶剂石脑油约10%至14%;5-戊烯基琥珀酰亚胺约1%至2%;乙基苯约3%至6%;硝酸2-乙基己基酯约29%至31%;1,2,4-三甲苯约2%至4%;1-(甲基乙基)苯约0.1%;二甲苯约20%至23%;2-丁氧基乙醇约6%至8%;2-乙基己醇约0.1%;1-羟基-3，6二氧杂辛垸约0.4%;妥尔油脂肪酸约1.0%;及轻质溶剂石脑油约10%至14%。20.—种柴油引擎用燃料组合物的制造方法，所述组合物包括至少一石油燃料、至少一生物合成油及至少一稳定剂混合物，其中所述燃料组合物符合质量标准ASTM6751及ASTM975，所述方法包括下述步骤通过25微米聚酯过滤器于约105。F至125。F间预过滤生物合成油；分析混合物的湿度、不溶物及未皂化物(MIU);未皂化物含量需要等于或小于1.5%;通过25微米过滤器于约105。F至120。F间再过滤；通过10微米聚酯过滤器于相同温度范围再过滤；进一歩通过5微米聚酯过滤器过滤混合物；混合物在圆锥型槽内静置约3小时；由圆锥型槽的底部移除沉积物；添加10体积％至50体积％石化柴油且于约ll(TF(43.3。C)搅拌；使混合物静置不搅动约120分钟；对混合物添加稳定剂混合物(0.086体积％至0.17体积％)且于100。F(37.8。C)混合约60分钟；混合物移至圆锥型槽；于室温储存；使混合物静置2小时；由圆锥型槽的底部移除沉积物；通过5微米聚酯过滤器过滤混合物至暂存槽；移动混合物且使用液体分离模型CINC离心机于2700rpm旋转13分钟；及完成的复合燃料移至储存槽。全文摘要本发明为复合柴油燃料及制造方法。此燃料由混入生物合成废物或原生油的石化柴油组成，以及进一步含有稳定剂。本复合燃料主要由以体积计量约10％至50％的柴油一号燃料、柴油二号燃料或农用柴油燃料石化燃料，以及可高达90％的经过滤及修饰的生物合成油所组成。生物合成油可以任何比例含有所有程度的常见商用植物油及动物油。本复合燃料也含有高达0.17％的稳定剂，其进一步包括十六烷值增强剂、清除源自燃料系统的堆积物用的清洁剂、润滑剂、去乳化剂、以及抗凝胶化剂。本发明作用如同杀生物剂以抑制细菌生长。本发明燃料在马力及引擎速度实质上相等于柴油二号燃料，但为较清洁的燃烧能力及相对较低的成本。文档编号C10L1/22GK101356256SQ200680044069公开日2009年1月28日申请日期2006年11月22日优先权日2005年11月25日发明者提摩西·威尔泽申请人:提摩西·威尔泽