专利名称：一种新型低碳甲醇柴油及其添加剂以及其制备方法
技术领域：
本发明涉及能源领域，尤其涉及一种新型低碳甲醇柴油及其添加剂以及其制备方法。
背景技术：
随着国民经济的快速发展，燃油消耗量急剧上升，而全球的石油资源储蓄十分有限。柴油作为一种大功率内燃机的主要燃料，很大程度影响着工业、农业以及渔业的发展。与汽油相比，柴油机具有热效率高、燃油经济性好、爆发压力较高、输出扭矩比较大，CO和 HC排放量低等优点，该处可以参考如下文献曹建喜，董松祥，尚红岩，徐春明，甲醇柴油的研究进展[J]. 2010，6 ) :41-45;在汽车、轮船上得到了越来越广泛的应用。但是，柴油机排放尾气中颗粒物、氮氧化物和碳氢化合物的含量很高，这些微粒粒径小、质量浓度约是汽油机的3(Γ80倍，该处可以参考如下文献郭瑞莲，宋作军.车用柴油机微粒排放法规与控制技术J1重型汽车，2002 (6):35-37 ;长期悬浮在大气中，加上其表面常吸附一层有致癌作用的多环芳烃等物质，易被人体吸收而成积在肺泡内，污染环境严重损害人体健康。醇类燃料被世界公认为是清洁可再生替代燃料，其中甲醇与汽油和柴油的比较接近’该处可以参考如下文献魏远文，黄海波，田维，韩志强，甲醇用作柴油替代燃料的研究进展J.农机化研究，2007，5:202 ;具有燃烧性能良好、热效率高、比能耗低、排放的颗粒物和氮氧化物(Nox)含量低、来源广泛，价格低廉等优点。该处可以参考如下文献吴冠京，车用清洁燃料M.北京石油工业出版社.2004:335 ;因此，开发高清洁甲醇柴油代用燃料具有很大的现实意义。最近几年，有关低碳甲醇柴油研究的期刊文献频频出现，但是由于甲醇在压燃式发动机上应用点火困难，我国的一些高校和科研院所在压燃式发动机燃用甲醇方面也开展了很多的研究，如柴油机燃用甲醇/柴油混合燃料、燃用甲醇一柴油一水三元复合燃料、直喷式柴油机和涡流室式柴油机燃用纯甲醇以及甲醇/柴油双燃料等等燃烧方式试验研究。经过多年的研究，在压燃式发动机上应用甲醇方法主要集中在掺烧方式上，概括起来有混合燃料法(助溶剂法或称乳化法)、双燃料法(包括化醇器法和双喷射法)组合燃料法、熏蒸法等方式。采用熏蒸法和双燃料法时，汽车和发动机的结构变化大，不易在现生产车和使用的柴油车上推广；采用乳化液法，发动机结构可以不做变动，但是由于柴油和甲醇不互溶，必须往柴油中大量掺入乳化剂以防止分层。
发明内容
发明的目的为了提供一种不分层，不影响使用，可以很好解决目前的甲醇柴油适用问题的新型低碳甲醇柴油及其添加剂以及其制备方法。为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案
方案I :
一种新型低碳柴油添加剂，其特征在于，其中包含如下重量组分的物质7份表面活性剂、10份油酸、25份脂肪酸甲酯、15份植物油、10份碳原子个数4个以上的的醇、8份脂肪醇聚氧乙烯醚、15份环己烷酸甘油酯、10份有机硝酸酯即c-R0N02。本发明进一步技术方案在于，所述植物油优选蓖麻油。本发明进一步技术方案在于，所述多碳醇优选C原子在4个到8个的醇。本发明进一步技术方案在于，所述多碳醇优选C原子在4个到8个的直链醇。
方案2 :
包含如上所述的添加剂的低碳甲醇柴油，其特征在于，包含甲醇-柴油混合燃料和添加剂，所述甲醇-柴油混合燃料质量比为15:85，所述甲醇-柴油混合燃料和添加剂的质量比为200:1。方案3:
制备如上所述的低碳甲醇柴油的方法，其特征在于，包含如下步骤
添加剂制备加入如下组分混合，7份表面活性剂、10份油酸、25份脂肪酸甲酯、15份植物油、10份碳原子个数4个以上的的醇、8份脂肪醇聚氧乙烯醚、15份环己烷酸甘油酯、10份有机硝酸酯即C-RONO2 ;混合后将其搅拌为均质化，静置得到均一乳液；
混合称取1000份甲醇-柴油混合燃料，其中的甲醇和柴油质量比为15:85，放在容器中，加入和甲醇-柴油混合燃料质量比为200:1的复合添加剂，搅拌直到微乳液变澄清、均
O本发明进一步技术方案在于，所述添加剂制备的步骤中搅拌为用RW28悬臂式机械搅拌器搅拌，搅拌速度为200r/min ;所述步骤混合中的搅拌为用机械搅拌器搅拌，搅拌速度为600r/min
采用如上技术方案的本发明，经过大量实验，发现
(I)实验结果表明，要实现柴油和互溶不分层，单一的表面活性剂与助剂效果不佳。根据甲醇结构特点与W/0形成机理，选择多种高效表面活性剂和助表面活性剂复配，乳化剂最佳HLB值在3. 5飞.0之间，对实现柴油-甲醇微乳化体系有更好的效果。(2)通过“油包醇”这种方法制得的低碳柴油，在有少量存在时，会形成柴油-甲醇-助剂-水四元微乳化体系，在界面膜拉力作用下体系稳定性好，能够在一定的温度下稳定存在、不分层。可知低碳柴油是自发形成的且热力学上稳定的体系。(3) “油包醇”稳定体系，屏蔽了柴油中掺有甲醇的低闪点、低十六烷值效果。在柴油发动机的燃烧过程中，发动机自身温度达到64°C左右时，“油包醇”稳定体系微爆破，由于甲醇的高汽化潜热值，协同闪点提高剂与十六烷值促进剂雾化燃烧，有效的改善了燃料的闪点和十六烷值，提高了动力，降低了发动机碳烟和NO排放。
附图为低碳甲醇柴油粒径ESEM图；放大倍数40X-1000X，90V-265V的自动电源调整系统。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
进一步进行说明；
本文根据乳化液界面膜理论、W/0型理论及微爆破理论，参照表面活性剂混合物的HLB值计算方法，计算参考如下两篇文献I. Shinoda K, Yoneyama T, Tsutsumi H. Evaluat ion of emulsifier blending.Journal of Dispersion Sciences and Techno logy(USA). 1980, I :1一 2。2. Harusawa F. Nakajima H. Tanaka M. Hydrophile— lipophilebalance of mixed nonionie surfactanls. Journal of the Society of CosmeticChemists (England),1982, 33 :115 一129。配制了一种甲醇-柴油多效复合添加剂，通过复合添加剂的作用，使甲醇和柴油在一定比例下能够互溶，形成“油包醇”稳定体系，制得一种澄清、透明、稳定的微乳化低碳柴油。解决了甲醇柴油燃料闪点低、十六烷值低、甲醇与柴油难互溶、遇水乳化，润滑性差、腐蚀金属和橡胶部件溶胀等问题。甲醇与柴油相比，其十六烷值、黏度、热值都低，在掺入量小于20% (质量，下同)时，柴油机启动的时间与原来相同，进一步增加掺醇率，会延长柴油机的启动时间。因此我们确定甲醇的加入量为15%进行下面实验。
表I甲醇、柴油及汽油的物化特性对比
■ 化学式汽油柴油甲醇
分子量_95-120_180-200__32. O
密度 /kg · m3 O. 70-0. 80O. 820-860O. 796
低热值 /MJ · kg—1 4442. 819. 678
汽化热 ZkJ · kg-1 350一 300"TTlO
自然温度/°C 220-260200-220~464
十六烷值 0-10452-3
闪点/°C -58^10_彡5512
粘度(20°C)CP 0.293-8~0.60
沸点/°C 25-220180-365~64.7
理论空燃比 14.7~14.66.4
着火极 /% I. 4-7. 6|θ· 6-7. 56. 0-36. 5
6. O实验部分
主要原料
甲醇O 99.9%)、0#柴油(市售)、蓖麻油(市售)、油酸、脂肪酸甲酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、多碳醇(C4-C8直链醇)、有机硝酸酯(简称c-R0N02)、混合表面活性剂、环己烷酸甘油酯。检测仪器设备
全自动柴油十六烷值测定仪IQTAET公司)、JSR2902石油产品闭口闪点测定器(湖南津市市石油化学仪器有限责任公司)、柴油多用途测定器(湖南津市市石油化学仪器有限责任公司)、44Χ3生物显微镜(上海光学仪器一厂)、RW28悬臂式机械搅拌器(西安汇鸿环保科技有限公司)、GT16-3高速台式离心机(北京时代北利离心机有限公司)
制备工艺及条件 复合添加剂的制备
按照质量配比，称取7%的混合表面活性剂、10%的油酸、25%脂肪酸甲酯、15%植物油(蓖麻油)、10%的多碳醇、8%的脂肪醇聚氧乙烯醚、15%环己烷酸甘油酯、10%有机硝酸酯(简称C-RONO2)类化合物加入容器中，用RW28悬臂式机械搅拌器搅拌(200r/min)使混合物均质化后，静置得到均一乳液。有机硝酸酯至少可以选用硝酸戊酯或者硝酸异山梨醇酯。
低碳甲醇柴油的制备
称取IOOOg甲醇-柴油(质量比15:85)混合燃料，放在容器中，用机械搅拌器搅拌(600r/min),向其中缓缓加入质量比为千分之5的复合添加剂，搅拌直到微乳液变澄清、均一，制的一种节能环保低碳柴油。性能评定 粒径分析
取少许低碳柴油油样，放在44X3生物显微镜下观察，结果如附图，从图中照片中可见，微粒基本呈球形，粒径大小不等，分布在20—120nm之间。
稳定性评定 机械稳定性测定
我们采用强化自然条件的方法对乳液进行破乳实验，以测定低碳甲醇柴油的稳定性。我们取20ml低碳甲醇柴油油样放入高速台式离心机中，在转速3500 r / min下旋转30min，取出观察，油样外观依然澄清透明，无任何变化。遇水稳定性测试
取三份同样的低碳柴油油样，一份置于热水浴中加热，观察发现油样外观澄清透明，在64°C左右有微量气体挥发出来；一份油样放置在恒温_25°C油样出现少许混浊，但不分层，当温度回升到常温，油样又恢复到澄清透明状态；向最后一份油样缓缓加入定量的水，边加入边搅拌混合均匀，直到油样刚好出现分层，记下加入的水。闪点、十六烷值实验
我们用JSR2902石油产品闭口闪点测定器和全自动柴油十六烷值测定仪IQT0#柴油、甲醇以及低碳柴油的闪点和十六烷值技术指标进行测试，从表2可以看出，低碳柴油的指标比0#柴油稍好，符合国家轻柴油标准(GB252-2000)。
权利要求
1.一种新型低碳柴油添加剂，其特征在于，其中包含如下重量组分的物质7份表面活性剂、10份油酸、25份脂肪酸甲酯、15份植物油、10份碳原子个数4个以上的的醇、8份脂肪醇聚氧乙烯醚、15份环己烷酸甘油酯、10份有机硝酸酯即c-R0N02。
2.如权利要求I所述的一种新型低碳柴油添加剂，其特征在于，所述植物油优选蓖麻油。
3.如权利要求I所述的一种新型低碳柴油添加剂，其特征在于，所述多碳醇优选C原子在4个到8个的醇。
4.如权利要求3所述的一种新型低碳柴油添加剂，其特征在于，所述多碳醇优选C原子在4个到8个的直链醇。
5.包含如权利要求1-4所述的添加剂的低碳甲醇柴油，其特征在于，包含甲醇-柴油混合燃料和添加剂，所述甲醇-柴油混合燃料质量比为15:85，所述甲醇-柴油混合燃料和添加剂的质量比为200:1。
6.制备权利要求5所述的低碳甲醇柴油的方法，其特征在于，包含如下步骤 添加剂制备加入如下组分混合，7份表面活性剂、10份油酸、25份脂肪酸甲酯、15份植物油、10份碳原子个数4个以上的的醇、8份脂肪醇聚氧乙烯醚、15份环己烷酸甘油酯、10份有机硝酸酯即C-RONO2 ;混合后将其搅拌为均质化，静置得到均一乳液； 混合称取1000份甲醇-柴油混合燃料，其中的甲醇和柴油质量比为15:85，放在容器中，加入和甲醇-柴油混合燃料质量比为200:1的复合添加剂，搅拌直到微乳液变澄清、均一。
7.制备权利要求6所述的低碳甲醇柴油的方法，其特征在于，所述添加剂制备的步骤中搅拌为用RW28悬臂式机械搅拌器搅拌，搅拌速度为200r/min ;所述步骤混合中的搅拌为用机械搅拌器搅拌，搅拌速度为600r/min。
全文摘要
本发明涉及能源领域，尤其涉及一种新型低碳甲醇柴油及其添加剂以及其制备方法。本发明采取如下技术方案包含如下步骤添加剂制备加入如下组分混合，7份表面活性剂、10份油酸、25份脂肪酸甲酯、15份植物油、10份多碳醇(C4-C8直链脂肪醇)、8份脂肪醇聚氧乙烯醚、15份环己烷酸甘油酯、10份有机硝酸酯(简称c-RONO2)；混合后将其搅拌为均质化，静置得到均一乳液；混合称取1000份甲醇-柴油混合燃料，其中的甲醇和柴油质量比为15:85，放在容器中，加入和甲醇-柴油混合燃料质量比为200:1的复合添加剂，搅拌直到微乳液变澄清、均一。
文档编号C10L1/182GK102899106SQ20121044818
公开日2013年1月30日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者陈先杰, 李鹏飞, 王望子 申请人:陕西宝姜新能源有限责任公司