专利名称：一种纳米添加剂组合物、其制备方法及二甲醚燃料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃料添加剂，具体涉及一种用于添加在二甲醚燃料中的纳米添加齐U，本发明还进一步涉及到该添加剂的制备方法及其含有钙纳米添加剂的二甲醚燃料。
背景技术：
根据已探明的能源储量预测:全球石油可再维持30-50年。面对石油的短缺，能源的不可再生性，我国石油对外依存度日益过高。因此，发展替代产品有利于缓解我国石油的供需矛盾，降低石油对外依存度。将资源优势和技术优势结合，大力发展我国碳-化学，二甲醚将为清洁燃料系列产品作为能源的替代品，具有非常广阔的前景。2010年底，我国共有二甲醚生产企业60家，产能合计达1484万吨，我国已经成为全球最大的二甲醚生产国。目前，我国对二甲醚的开发利用非常重视。二甲醚是国家推广的新型燃料，2007年8月建设部颁布了《城镇燃气用二甲醚》行业标准，财政部和国家税务总局在2008年6月发布了《关于二甲醚增值税使用税率问题的通知》，宣布自2008年7月I日起，将二甲醚增值税税率由17%下调为13%。以助于二甲醚作为民用燃料的推广，缓解我国石油液化气供应的巨大压力，以当前液化石油气与二甲醚的市场比价计算，二甲醚是一种经济实惠的液化石油气替代燃料。国家发改委与住建部都曾批示表示二甲醚“能用”，但“如何用”的问题一直没有解决。虽然国家出台相关优惠，但是推广应用中，二甲醚作为民用燃料的技术指标和配套设施的不完善，导致二甲醚不能真正走向市场，企业的开工率逐减，全国的生产量只占20-30%左右，以至90%以上二甲醚只能主靠混掺液化石油气(LPG)来生存，如果仅靠20%的比例掺混寻找二甲醚产业的出路，对于年产近1484万吨的二甲醚产业来说，如同杯水车薪。二甲醚是21世 纪的超清洁燃料，无论是作为民用燃料、或替代柴油、汽油作为汽车燃料、或是用于发电，其制备、储运等都比较容易解决，并能促进新一代汽车、电力等工业的发展，成为我国能源经济的主要支柱之一，对实现国民经济的可持续发展具有重要意义。因此可以预计，二甲醚作为汽车燃料有非常好的发展前景。二甲醚是汽车发动机，特别是柴油发动机燃料的理想替代品。加剂后无需任何废气循环和处理装置，汽车尾气指标低于目前使用的替代燃料液化丙烷和压缩天然气等。如果我国改用二甲醚作车用燃料，需求量将超过100万t/a。但是由于纯二甲醚燃时具有放炮现象，燃烧不充分。中国专利文献201010566843.X公开了纳米稀土添加剂及其制备方法和在燃气燃料中的应用，一种用于二甲醚燃气、甲醇燃料的纳米稀土添加剂，其中镧、铈、锰化合物或盐共占质量组分的60%，单种所占比例为10% 25%，其余组分为镝、镥、铒、钪、镨、钕、钇的化合物或盐中任选3-5种。本发明还提供所述纳米稀土添加剂的制备方法和应用。通过将纳米级镧系稀土元素中的10种，按合理比例配用于二甲醚燃气、甲醇燃料等含氧类燃料，燃料的热值利用率明显提高，弥补了二甲醚燃气、甲醇燃料等含氧类燃料热值低的缺点，且优于石油液化气，完全可以替代石油液化气、柴油等传统燃料。由于该添加剂所用的稀土材料成分较多且成本较高，不利于规模推广。
发明内容
为此，本发明所要解决的是现有的二甲醚用作燃料时存在具有放炮现象，切现有的添加剂成本高的问题，提供一种二甲醚燃料纳米添加剂组合物。本发明的再一目的在于提供上述二甲醚燃料纳米添加剂组合物的制备方法。本发明还提供了二甲醚燃料组合物及其制备方法。所述二甲醚燃料组合物解决了纯二甲醚燃时放炮现象，且无气化不及问题，实现了作为民用燃料、或替代柴油、汽油作为汽车燃料二甲醚纯烧型超清洁燃料。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:一种二甲醚燃料纳米添加剂 ，所述的纳米添加剂包括下述重量份的组分:纳米铁类物质以铁元素记:2.5-5.5重量份。纳米锰类物质以锰元素记:2-5重量份。所述纳米铁类物质为纳米铁和/或纳米二茂铁，所述的纳米锰类物质为纳米锰和
/或纳米甲基环烷二烯三羰基锰。所述纳米铁类物质的粒径为5 60nm,优选10 20nm ;所述纳米猛类物质的粒径为10 50nm,优选10 20nm。一种二甲醚燃料分散型纳米添加剂，包括下述重量份的组分:包括所述的二甲醚燃料纳米添加剂4.5-10.5重量份，溶剂:70-100重量份。所述的溶剂为环己烷、正己烷或正庚烷中的一种或其中几种的组合物。一种制备所述的二甲醚燃料分散型纳米添加剂的方法，包括下述步骤，将所述的纳米添加剂在温度为5 10°C条件下加入到溶剂中研磨10 15小时，即可得到二甲醚燃料分散型纳米添加剂。所述的研磨采用高能研磨分散机进行研磨。一种二甲醚燃料，包括下述重量份的组分，二甲醚燃料分散型纳米添加剂0.5-2重量份。二甲醚:60-80重量份。一种制备所述的二甲醚燃料的方法，将二甲醚燃料分散型纳米添加剂在压力为
0.5-2Mpa条件下加入到二甲醚中，混合均匀即可。所述压力优选为0.5-1Mpa0本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:1、通过大量实验，本发明的纳米添加剂按0.5 2%加入到二甲醚中，混合后解决了纯二甲醚燃时放炮现象，且燃烧时火焰的亮度高，燃烧过程中无异味，也没有回火或火势变弱等异常现象，点火率满足国家灶具检验标准，只需更换钢瓶软管、橡胶圈等配件，即可满足民用需求。与液化石油气相比，有安全性能好和综合热值高、不析碳、无残液等优点。2、本发明的二甲醚燃料是在纯二甲醚中加纳米添加剂，其具有石油液化气相似的蒸气压，在空气中长期暴露，不会形成过氧化物，其压力等级符合液化气要求，可用现有的液化气槽车、储罐和钢瓶集中统一罐装、储运。3、本发明的二甲醚燃料本身含氧量为34.8%，在燃烧过程中所需空气量低于液化气，可以使得二甲醚的预混合热值与理论燃烧温度均高于液化气，而且二甲醚组分单一、碳链短、燃烧性能良好，燃烧过程中无残液和黑烟。可作为燃油的补充，用作汽车燃料、民用燃气。作为汽车燃料时，尾气排放能够达到欧ΠΙ排放标准，替代柴油时十六烷值比柴油高10%，发动机爆发力大，性能好。此外还具备燃烧充分、无残液、不析碳的优点。其作为车用代用燃料，有着液化气、天然气、甲醇、乙醇、氢气等不可比拟的综合优势4、本发明的二甲醚燃料同等温度条件下，其饱和蒸汽压为常温下0.5MP低于液化气，储存、运输比较安全；5、本发明的二甲醚燃料在空气中爆炸下限为3.45 26.7%，比液化气高一倍，因此在作等量燃料使用过程中比液化气也要安全。6、推广加剂二甲醚纯烧做民用燃料是一条健康之路，符合我国“缺油富煤”的能源结构。同时也有利于减少污染物排放，保护环境，利国利民符合国家机关产生政策。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图
对本发明的实施方式作进一步地详细描述。除另有说明，实施例1-9中所采用的高能研磨分散机的生产厂家为耐驰(上海)机械仪器有限公司，型号为MasterMix。所述的“以铁元素记”是指:纳米铁类物质选用纳米铁时，纳米铁类物质的重量份即指纳米铁的重量份；纳米铁类物质选用纳米二茂铁((C5H5)2Fe,又称为环戊二茂铁，双环戊二烯基铁)时，纳米铁类物质的重量份即指该化合物中铁元素的重量份，而非二茂铁的重量份。如3重量份的纳米二茂铁(以铁元素记)，是指Fe为3重量份，而二茂铁的重量份为
9.96 ；同理“以锰元素记”也是指纳 米铁类物质中锰元素的重量份。实施例1二甲醚燃料分散型纳米添加剂包括粒径为5nm的纳米铁(以铁元素记)3g，粒径为50nm的纳米锰(以锰元素记)4g，溶剂环己烷70g。制备方法:纳米铁和纳米锰在温度为8°C条件下加入到溶剂环己烷中，采用高能研磨分散机进行研磨10小时，即可得到分散型纳米添加剂。二甲醚燃料包括上述制备的分散型纳米添加剂0.5g，二甲醚80g。其制备方法是二甲醚燃料分散型纳米添加剂在压力为2Mpa条件下加入到二甲醚中，混合均匀即可。实施例2二甲醚燃料分散型纳米添加剂包括粒径为30nm的纳米铁5.5g，粒径为20nm的纳米锰5g，溶剂环己烷80g。制备方法:纳米铁和纳米锰在温度为5°C条件下加入到溶剂环己烷中，采用高能研磨分散机进行研磨12小时，即可得到分散型纳米添加剂。一种二甲醚燃料包括上述制备的分散型纳米添加剂2g，二甲醚60g。其制备方法是二甲醚燃料分散型纳米添加剂在压力为0.5Mpa条件下加入到二甲醚中，混合均匀即可。实施例3二甲醚燃料分散型纳米添加剂包括粒径为60nm的纳米二茂铁以铁元素记2.5g，粒径为IOnm的纳米锰3g，溶剂正己烷90g。制备方法:纳米二茂铁和纳米锰在温度为10°C条件下加入到溶剂中，采用高能研磨分散机进行研磨15小时，即可得到分散型纳米添加剂。一种二甲醚燃料包括上述制备的分散型纳米添加剂lgg，二甲醚70g。其制备方法是分散型纳米添加剂在压力为IMpa条件下加入到二甲醚中，混合均匀即可。实施例4二甲醚燃料分散型纳米添加剂包括粒径为20nm的纳米二茂铁以铁元素记4g，粒径为30nm纳米甲基环烷二烯三羰基锰以锰元素记2g，溶剂正己烷100g。制备方法:纳米二茂铁和纳米甲基环烷二烯三羰基锰在温度为TC条件下加入到溶剂正己烷中，采用高能研磨分散机进行研磨13小时，即可得到分散型纳米添加剂。一种二甲醚燃料包括上述制备的分散型纳米添加剂1.58，二甲醚658。其制备方法是分散型纳米添加剂在压力为1.5Mpa条件下加入到二甲醚中，混合均匀即可。实施例5 二甲醚燃料分散型纳米添加剂包括粒径为10_12nm的纳米铁2g，纳米二茂铁以铁元素记2.5g，粒径为10 15nm纳米锰lg，纳米甲基环烷二烯三羰基锰以锰元素记1.5g，溶剂环己烷40g、正己烷45g。制备方法:纳米铁类物质和纳米锰类物质在温度为6°C条件下加入到溶剂中，采用高能研磨分散机进行研磨11小时，即可得到分散型纳米添加剂。一种二甲醚燃料包括上述制备的分散型纳米添加剂1.Sg，二甲醚75g。其制备方法是分散型纳米添加剂在压力为0.SMpa条件下加入到二甲醚中，混合均匀即可。实施例6二甲醚燃料分散型纳米添加剂包括粒径为15_18nm纳米铁3.5g，粒径为10 15nm纳米甲基环烷二烯三羰基锰以锰元素记2.5g，溶剂正庚烷75g。制备方法:纳米铁和纳米甲基环烷二烯三羰基锰在温度为9°C条件下加入到溶剂正庚烷中，采用高能研磨分散机进行研磨12.5小时，即可得到分散型纳米添加剂。一种二甲醚燃料包括上述制备的分散型纳米添加剂0.6g，二甲醚67g。其制备方法是分散型纳米添加剂在压力为0.6Mpa条件下加入到二甲醚中，混合均匀即可。实施例7二甲醚燃料分散型纳米添加剂包括粒径为18_23nm纳米二茂铁以铁元素记3g，粒径为18 20nm纳米甲基环烷二烯三羰基锰以锰元素记4.5g，溶剂环己烷20g、正己烷30g、正庚烷50g。制备方法:纳米二茂铁和纳米甲基环烷二烯三羰基锰在温度为9°C条件下加入到溶剂中，采用高能研磨分散机进行研磨11.5小时，即可得到分散型纳米添加剂。一种二甲醚燃料包括上述制备的分散型纳米添加剂2g，二甲醚68g。其制备方法是分散型纳米添加剂在压力为0.SMpa条件下加入到二甲醚中，混合均匀即可。实施例8二甲醚燃料分散型纳米添加剂包括粒径为5 60nm纳米铁类2.5g，粒径为10 50nm纳米锰2g，溶剂环己烷77.9g。制备方法:纳米铁和纳米锰在温度为5 10°C条件下加入到溶剂中，采用高能研磨分散机进行研磨13小时，即可得到分散型纳米添加剂。一种二甲醚燃料包括上述制备的分散型纳米添加剂0.5g，二甲醚66.6g。其制备方法是分散型纳米添加剂在压力为0.5Mpa条件下加入到二甲醚中，混合均匀即可。实施例9二甲醚燃料分散型纳米添加剂包括粒径为5 60nm纳米铁类5.5g，粒径为10 50nm纳米锰5g，溶剂环己烷77.9g。制备方法:纳米铁和纳米锰在温度为5 10°C条件下加入到溶剂中，采用高能研磨分散机进行研磨15小时，即可得到分散型纳米添加剂。一种二甲醚燃料包括上述制备的分散型纳米添加剂2g，二甲醚66.6g。其制备方法是分散型纳米添加剂在压力为0.5Mpa条件下加入到二甲醚中，混合均匀即可。上述实施例制备的到的二甲醚燃料性能测试方法及结果:在温度为6 11 °C条件下切割40_ (厚)X IOOmm (长)X IOOmm (宽)的铁块，其结果如下:表I本发明实施例7和实施例8制备的到的二甲醚燃料，对比例为添加有201010566843.X中添加剂的二甲醚燃料，对比例和对比例2中添加剂含量及二甲醚燃料制备方法分别同实施例7和8。表I测试结果
权利要求
1.一种二甲醚燃料纳米添加剂，其特征在于，所述的纳米添加剂包括下述重量份的组分: 纳米铁类物质以铁元素记:2.5-5.5重量份 纳米猛类物质以猛元素记:2-5重量份。
2.根据权利要求1所述的二甲醚燃料纳米添加剂，其特征在于， 所述纳米铁类物质为纳米铁和/或纳米二茂铁，所述的纳米锰类物质为纳米锰和/或纳米甲基环烷二烯三羰基锰。
3.根据权利要求1或2所述的二甲醚燃料纳米添加剂，其特征在于， 所述纳米铁类物质的粒径为5 60nm,所述纳米猛类物质的粒径为10 50nm。
4.根据权利要求3所述的二甲醚燃料纳米添加剂，其特征在于， 所述纳米铁类物质的粒径为10 20nm,所述纳米猛类物质的粒径为10 20nm。
5.一种二甲醚燃料分散型纳米添加剂，其特征在于， 所述的分散型纳米添加剂包括下述重量份的组分:包括 权利要求1-4任一所述的二甲醚燃料纳米添加剂4.5-10.5重量份， 溶剂:70-100重量份。
6.根据权利要求5所述的一种二甲醚燃料分散型纳米添加剂，其特征在于，` 所述的溶剂为环己烷、正己烷或正庚烷中的一种或其中几种的组合物。
7.一种制备权利要求5或6所述的二甲醚燃料分散型纳米添加剂的方法，其特征在于包括下述步骤， 将权利要求1-4任一所述的纳米添加剂在温度为5 10°C条件下加入到溶剂中研磨10 15小时，即可得到二甲醚燃料分散型纳米添加剂。
8.根据权利要求7所述的二甲醚燃料分散型纳米添加剂的方法，其特征在于， 所述的研磨采用高能研磨分散机进行研磨。
9.一种二甲醚燃料，其特征在于:包括下述重量份的组分， 权利要求8制备的二甲醚燃料分散型纳米添加剂0.5-2重量份。
二甲醚:60-80重量份。
10.一种制备权利9所述的二甲醚燃料的方法，其特征在于， 将权利要求7制备的二甲醚燃料分散型纳米添加剂在压力为0.5-2Mpa条件下加入到二甲醚中，混合均匀即可。
11.一种制备权利10所述的二甲醚燃料的方法，其特征在于， 所述的压力为0.5-lMpa。
全文摘要
本发明提供了一种二甲醚燃料纳米添加剂组合物、其制备方法及含有该添加剂的二甲醚燃料，二甲醚燃料包括分散型纳米添加剂和二甲醚，所述分散型纳米添加剂包括粒径为5～60nm纳米铁类物质，粒径为10～50nm纳米锰类物质和溶剂。所述二甲醚燃料组合物解决了纯二甲醚燃时放炮现象，且无气化不及问题，实现了作为民用燃料、或替代柴油、汽油作为汽车燃料二甲醚纯烧型超清洁燃料。
文档编号C10L3/00GK103242919SQ20131018108
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月16日 优先权日2013年5月16日
发明者秦如新 申请人:秦如新, 刘翠梅