陶瓷晶体燃油活化滤芯的制作方法

陶瓷晶体燃油活化滤芯的制作方法
【专利摘要】本发明包括一种陶瓷晶体燃油活化滤芯，包括反应体(1)，反应体(1)由核心部(2)，基层部(3)以及表层部(4)组成，所述核心部(2)是反应体(1)的核心部分，为陶瓷粉末制成的晶体颗粒，成分是SiO2，Al2O3，TiO2，ZrO2的单成分颗粒或混合成分颗粒，基层部(3)是釉彩，其主要成分、约占90～95重量％的是可发生特定分子振动光谱的、具有伸缩振动或扭转振动的矿物，该特定分子振动光谱、在石油分子振动光谱内、红外线波长领域内形成最强的分子带，与红外线波长领域中最大的分子振动光谱相应，所述基层部(3)的其它的成分是对主要成分的添补，该成分主要是在烧窑时用作釉药，成分为SrO，TiO2，CoO，FeO，Fe2O3，能够长时间对石油制品进行改质、并不因时间推移而劣化，在提高燃油燃烧效率的同时又能降低排放。
【专利说明】陶瓷晶体燃油活化滤芯

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种陶瓷晶体燃油活化滤芯，以及使用该滤芯反应体的供内燃机使用的油罐，能够长时间对石油制品进行改质、并不因时间推移而劣化，在提高燃油燃烧效率的同时又能降低排放。

【背景技术】
[0002]由地下开采出来的、未经精炼的原油是赤褐色或黑褐色的粘稠状液体，主要成份是各种复杂的烃类的混合物。特别是石蜡和环烷烃比较多，芳香族碳氢化合物少。此外，硫磺，氮，氧等各种有机化合物共存，这些具有高沸点馏分的不纯物含量多。
[0003]石油是原油和经过精炼而得到各种石油产品的总称，石油烃大致分类为(I)石蜡(2)烯烃(3)环烷(4)芳香族碳氢化合物4种。
[0004]作为石油制品的汽油，重油，柴油等内燃机燃料用油，可以通过添加剂提高燃烧效率，或者是通过催化剂降低排放。这种技术是以稀土元素的氧化物为有效成份制成球状活性剂，与汽油，重油，柴油等接触，从而使燃料活化的。
[0005]过去活性剂都是稀土矿物质粉碎后、制成粘土状球体，再经过素烧而成的，由于是孔隙率很大的多孔体，当稀上氧化物与石油制品发生反应之后，则在在活性剂的表面及多孔体内会滞留反应生成物，活性剂表面的活性功能会随着时间的推移而劣化，三个月左右以后，效果就会显著降低。
[0006]为了解决上述课题、其功能不因时间推移而劣化，本发明提出一种陶瓷晶体燃油活化滤芯反应体及使用该反应体的供内燃机使用的油罐可以长时间地、稳定地对石油产品进行改质、提高化石燃料的燃烧效率、同时达到净化尾气的目的。


【发明内容】

[0007]本发明在壳体内部充填若干反应体、化石液体燃料流经其中、使化石燃料改质。反应体是由核心，基层部和表层部构成、经烧制而成，核心部是陶瓷粉体制成的颗粒，基层部是是碳水化合物固有的、相当于发生吸收光谱的分子振动光谱的同时、标示分子振动光谱的伸缩振动或扭转振动的矿物为主要原料，表层部是将基层部的表面做成玻璃状化的结果O
[0008]本发明包括一种陶瓷晶体燃油活化滤芯,包括反应体(I),反应体(I)由核心部
(2)，基层部(3)以及表层部(4)组成，所述核心部(2)是反应体(I)的核心部分，为陶瓷粉末制成的晶体颗粒，成分是S12, Al2O3, T12, ZrO2的单成分颗粒或混合成分颗粒,基层部
(3)是釉彩，其主要成分、约占90?95重量％的是可发生特定分子振动光谱的、具有伸缩振动或扭转振动的矿物，该特定分子振动光谱、在石油分子振动光谱内、红外线波长领域内形成最强的分子带，与红外线波长领域中最大的分子振动光谱相应，所述基层部(3)的其它的成分是对主要成分的添补，该成分主要是在烧窑时用作釉药，成分为SrO，T12, CoO, FeO,Fe2O3。
[0009]优选地，所述表层部(4)做成玻璃化。
[0010]本发明还包括一种供内燃机使用的油罐，其特征在于在所述油罐的内部，化石燃料的液态石油制品通过隔壁(7)形成的流路￠)，机壳(8)由所述油罐的壁体(5a)和隔壁
(7)之间填充了如前所述的反应体⑴形成，隔壁(7)的下部安装了网状材料，机壳⑶将流路￠)的流出部分和内燃机联通。
[0011]优选地，所述的油罐，其流入口流入内部的燃料，在流路￠)内与机壳内部的反应体⑴接触。
[0012]优选地，所述的油罐，其中机壳⑶设置在油罐(5)的外部，由马达(9)和油泵
(10)组成燃料循环系统，使燃油在机壳(8)和油罐(5)之间循环。

【专利附图】

【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1为本发明实施例1:反应体的结构示意图；
[0015]图2为本发明实施例2:反应体的使用形态示意图；
[0016]图3为本发明实施例3:反应体的使用形态示意图。
[0017]I反应体；2核心部；3基层部；4表层部；5油罐；6流路；7隔壁；8壳体；9马达；10泵。

【具体实施方式】
[0018]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019]在实施实例图1中，反应体I由核心部2和基层部3和表层部4组成。核心部2是反应体的核心部分，是陶瓷粉末制成的晶体颗粒。成分是S12, Al2O3, T12, ZrO2的单成分颗粒或混合成分颗粒。基层部3是釉彩，成分可以大致分成两种。
[0020](I)其中主要成分、约占90?95重量％的是可发生特定分子振动光谱的、具有伸缩振动或扭转振动的矿物。该特定分子振动光谱、在石油分子振动光谱内、红外线波长领域内形成最强的分子带，与红外线波长领域中最大的分子振动光谱相应。
[0021]众所周知，各种矿石的成分具有固有的振动光谱。当矿石固有的分子振动光谱与石油分子的振动光谱相一致时就会产生共振。因此，不必形成核心部2，可以将矿石粉碎，制成球体颗粒后使用。但是，因为以下的理由，矿石的分子振动能量会很弱。
[0022]a.不是单晶体，而是多晶体比较多的情况下，各个组成分子振动矢量向各个方向散射，能量互相抵消，结果，对结晶外部的影响力变得非常小。
[0023]b.矿石的结晶或因体中，一定会有层间水或结晶水等生成过程中的残留物。这些物质阻碍了分子振动光谱向外的传描，使振动能量变得很弱。
[0024]为了解决这个问题，更有效的获取振动能量，需要将矿石加热。加热之前，首先要对层间水进行脱水，使底面间隔缩小。然后缓慢加热，在一定的温度下，以100°c?150°C间隔、花I?2小时、加热到400°C?1000°C左右。另外，由于加热、除了脱水以外，同时还会发生结构变化、OH脱水和再结晶。一般来说，在水分子的形式下，脱水按以下的顺序。
[0025]1.吸附水以及层间的非配位水；
[0026]2.层间的一价阳离子(Na等)的周围的配位水(吸热温度峰值100?200°C )；
[0027]3.层间的2价值阳离子(Ca2+，Mg2+等)的配位水；
[0028]4.和海泡石等隧道中的Mg结合水(吸热峰值主要在250?450°C )。
[0029]在各自相应的吸热峰值温度以上时，2个羟基通常经过以下反应:
[0030]2 (OH) — CHH2O吸热、脱水，一个氧原子留在结构上。
[0031]这个OH脱水一般是1:1型的矿物中的OH或者绿泥石的层间0H，2: I型矿物中的2: I层OH脱水的温度低。OH脱水后，层状结构发生变化，或是说，结构复杂的矿物会保留下来，一般加热到750?1000°C，全部结构会被打乱，原子重新排列，发生再结晶。再结晶，一般都知道是由矿物质的化学成分所决定的。因加热而发生的脱水及结构变化的详细情况与与述变化有关:
[0032]■.0H脱水后的中间阶段的结构；
[0033]■?再结晶面的化学组成；
[0034]■.再结晶化(转移)的原子移动；
[0035]新旧的晶体方位。
[0036]因此，通过物质(矿石固体)固有温度可以知道再结晶，通过测量可以知道其温度的大致区域，然后，根据各个温度范围必须在烧成后确认。
[0037]本发明所使用的产品是在400°C?850°C左右的温度下将采集到的矿石烧制、脱水后再结晶，然后将其粉碎至200?450目而制成的。通常是烧制后粉碎，但粉碎后再烧制也可以。
[0038](2)其它的成分是对(I)的主要成分的添补，其目的如下所记:
[0039]1.填补核心部2和主成分之间膨胀率的差；
[0040]2.增加(I)矿石的效果
[0041]该成分主要是在烧窑时用作釉药。例如，SrO，T12, Co0，Fe0，Fe2O3等。
[0042]配比:(1)的主成分......占90?95重量(2)添补成分…以5?20重量％为标准；根据情况，有时(I)的主成分……占80?95重量％，(2)添补成分…占?10重量％也可以。在重视烧制以后的颜色效果和美观质量的时候，则应充分考虑。无论怎么做，都要通过⑴的主成分和⑵的添补成分的配比来(与膨胀率现一致)调节烧成温度、升温时间，冷却时间。
[0043]表层部4在釉药部分的内侧，直接与其表面接触。为了防止球的表面因和外部的接触而引起破损、摩耗等，将其做成玻璃化。另外，由于做成了玻璃化，这意味着下部釉药部分的分子振动光谱可以充分地供给外部。因此，在釉薬部分的内侧、只有使其表面玻璃化，内部必须在玻璃状提前一步开始冷却化。为此，需要限制烧成温度和持续时间。
[0044]如实施实例图2所示，在油罐5的内部，化石燃料的石油制品——汽油、灯油、重油等通过隔壁7形成的流路6，机壳8是油罐5的壁体5a和隔壁7之间填充了反应体I形成。隔壁7的下部安装了网状材料，机壳8将流路6的流出部分和内燃机联通。
[0045]从油罐5的流入口流入内部的燃料，在流路6内与机壳内部的反应体I接触。这时，反应体I的振动光谱被作为碳氢化合物所固有的吸收光谱而吸收，反应体I的激发能量通过移动激发特别是共振，传导给石油的碳氢化合物分子，使之激发，然后再从激发状态向基础状态转移，并且分解派生出电了，由于反复的结合和生成变化，使其导向化学平衡点而达到改善石油的品质的作用。
[0046]如实施实例图3所示，机壳8也可以设置在油罐5的外部，由马达9和油泵10组成燃料循环系统，使燃油在机壳8和油罐5之间循环。
[0047]以下是化石燃料与反应体I接触的实验结果。
[0048](I)成分变化(汽油)
[0049]表I汽油的成分变化
[0050]
IT接触?ο分I"
未处理接触I小时钟
密度 U5-C) 0.7159 0.72360.7541
芳香族 17.9% 21.6%30.6%
,.tv_____ ___
烯烃22.3%21.7%17.8%
饱和烃58.0%56.7%51.6%
[0051]明显可以看到，密度(15°C )增加。饱和烃和烯烃部减少了，芳香族反而增加。
[0052](2)成分变化(柴油)
表2柴油的成分变化
I接触10分T接触I小

未处理
钟时
[0053]苯胺点密度(15?) 70.971.171.1
芳香族24.1% 24.1% 23.3%
一 _ _ _
烯烃0.6%0.8%0.7%
分 ■■ -.......................................饱和烃75.3% 75.1% 76.0%
[0054](3)尾气的数据
[0055]表3尾气的数据
I怠速2000r/min.1..........…
■务处理处理务处理处理
230、?
CO(ppm)161?175410?454 289?316
[0056]245

1.91 ?2.26?2.39?2.38?
C0L.(ppm)
2.182.422.482.46
NO、(ppm) 74 ?10757?8056 ?6842 ?仳


3000r/min.Jttjtfa——-------- --- -——
无处理「 处理
[0057]------
CO(ppm)129?18183 ?84
CO,(ppm)1.97?2.051.89?



1.93
NOx (ppm)117 ?127100?107
[0059]度验内容:
[0060]■陆地巡洋舰的燃油柱塞开始到发动机内燃料油管内安装了与这接触的反应体I的管子。
[0061]■尾气测定:将吸收管插入排气缸中采集气体；
[0062]■在怠速和发动机已经暖车的时候分别测量第一次、第二次排烟(碳黑)。
[0063]表5尾气测量第-次第二次去装前35%24%
安装._个月以
[0064]20%7%
后
安装两个月以
8%7%
后
[0065](4)这些实验测定的结果，可以解释为发生了以下的反应。
[0066]i)饱和烃减少，芳香族增加(环烷烃脱氢反应，链烷烃脱氢)
[0067]ii)烯烃减少，芳香族增加(烯烃环化反应)
[0068]iii)柴油结果显示，辛烷值上升。相反，因为石蜡的脱氢反应和异性化反应，即使没有产生反十六烷值，也没有发生任何点火问题。
[0069]分离H2氧化生成水，或者是剩余的H2有助于烯烃的氢化反应，增加了汽油机在怠速时的汽化性和提高了柴油中的十六烷值。此外，因为排气净化了，也可以说这和完全燃烧直接相关。
[0070]通常完全燃烧的时候，NOx是应该增加的，但是，因为下面的理由反而减少了。因为氧(O2)传感器检测出了尾气中氧的浓度，在汽油车中，因为是通过电子控制进行汽油喷射的，对于柴油车也是一样，因为发动机转速和输出功率的变化，随之增加或减少喷油量、喷油开始和喷油终了都非常清晰，可以非常准确地、非常自由地控制喷油时间和喷油量。
[0071]另外，燃烧效率提高是因为安装了上述装置的结果之一，当然与辛烷值的提高也有关系。一般地说，辛烷值的高低次序是芳香族碳氢化合物最高，接下来依次是异构烷烃族，环烷族，η石蜡族。由于受到这些影响，使燃烧效率提高的同时也净化了尾气。
[0072]由于和反应体I接触，使反应体I的振动光谱和碳氢化合物固有的吸收光谱相互之间、如前所述，和吸收条件一致，所以，按顺序反复进行分解和生成，从而达到了上述实验的结果。
[0073]因此，根据伍德沃德霍夫曼规则，可以归纳如下:
[0074](I)热闭环反应是HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital,最高占据分子轨道)的电子决定了立体选择的反应性。就是说，HOMO对称的情况下，即C原子数4n+2时，反应是反旋进行。另一方面，C原子数是4n的情况下，HOMO的对称性是反对称，反应是共旋进行。
[0075](2)光闭环反应是LUMO(Lowest Unoccupied MolecularOrbital,最低未占据分子轨道)的被激发了的电子决定了立体选择的反应性。C原子数是4n+2的情况下，LUMO是反对称，反应是共旋进行。另一方面，C原子数为4n的情况下，LUMO是对称性的，所以，反应是反旋进行。
[0076]与反应体I的振动能量产生的共振与⑵相当，由于和反应体I反复的接触，在相同的相位下、多烯的两端相互链接，或是数个多烯组成聚烯，相互链接，发生环化反应。
[0077]传统的作法是:使燃油通过石头(反应体)本体来提高燃烧效率，还是使燃油通过已经烧制过的石头来提高燃烧效率，这些方法部曾经试验过。但是，那些部是简单的作为触媒而使用的石英等，或者是磨碎后制成粒状、然后素烧成型，或者是作为釉药做成陶器状，来提高燃烧效率，由于是反复地进行试验，成分分析的结果也表明，没有显着的差异。
[0078]另外，现在的工业界采用接触改质的方法中，如果不进行加热和加压就不会出现非常好的效果。但是，现在的量子化学中发现，使吸收光谱和放出光谱一致，就会产生最大的效果。
[0079]也就是说，与碳氢化合物固有的吸收光谱一致的、振动光谱的反应体，为了将振动光谱最大限度地发现出来，首先除去其不纯物质后、使用这种反应体不仅会大幅度提高燃烧效率，而且还可达到大幅度净化尾气的效果。
[0080]一次通过性的接触方式和一起放在燃料箱内、采用循环接触的方式，一般认为后者的效果是非常高的。另外，在工程机械中、使用灯油、重油的时候，特别是排气以前是非常难闻的恶臭，但是，现在几乎已经是无臭了。大家都认为:至今还没有能够达到如此显着效果的技术。
[0081]以下说明燃烧效率和尾气净化的要点。芳香族碳氢化合物的固有吸收带有3?4个。有波长260纳米的弱吸收体，有长200纳米的中吸收体，还有180纳米的强吸收带。而且，芳香族和烯烃化合物-C-H的特定结合，显示为3000?SlOOcm'
[0082]直链烃的固有的吸收带有I个或2个。饱和烃的反对称中显示为2950CHT1?2850cm—1。分子振动与化学反应有着密切的关系。当分子冲突获得的能量转变成分子振动的能量时，则可诱发化学反应。虽然共进运动或者旋转运动与切断链接没有关系，但是振动能量增强，振幅变大，则链接就会明显减弱。在化学反应中形成链接时，因此而产生的结合能量首先是作为振动能量而储存，在很多情况下则由于振动旋转的相互作用等而被放出来。
[0083]因此，石头(反应体)的振动数和石油中的各种固有的振动数一致时产生共振所放出的能量破石油成分吸收、而成为发生化学反应的基础，变成激发状态。处于激发状态的分子，当分子吸收了反应体的振动光谱后，与一般情况下作为链接轨道内的一个电子向反结合性分子轨道转移，所以，分子的化学结合模型与处于基础状态的分子相比，发生了很大的变化。
[0084]这样，激发态分子的电子与基础状态有着显着的差别，使分子的结构和反应特性也产生了很大的变化。被激发的分子之间相互冲突刺激，诱发化学反应，发生切断和生成。由此可见，利用石头(反应体)使之吸收振动光谱，使其发生化学反应，因此，给其加上适当的压力，必须使之与石头直接冲突、在冲突的同时，根据共振的程度吸收反应体的振动光谱，形成激发状态。
[0085]至于发出的振动光谱，对于汽油来说有I?2种振动光谱，对于柴油来说，有3?4种振动光谱。至于反应体的选择，如果采用与上述具有相同振动光谱的就好了。因此，对于汽油来说，辛烷值高的芳香族成分应当增加，对于柴油来说，十六烷值高的饱和成分应当增加。
[0086]另外，因为是与饱和成分细分化同时进行，碳氢化合物的成分中，碳素较小的碳氢化合物中也有一部分要发生变化。这与接触改质的情况类似，即使是在柴油的场合，也会发生与碳氢化合物分解那样的反应。因此，在完全燃烧和内燃机关的电子控制装置的工作的情况下，排出更加稀薄的燃料气体，排放的尾气同时也就变得洁净了。
[0087]综上所述，对于汽油来说有I?2种振动光谱，对于柴油来说有3?4种振动光谱。在本发明中，采用与燃油具有振动光谱的反应体，对于汽油机来说，使辛烷值芳香族成分增力口，对于柴油来说，使十六烷值高的饱和成分增加。
[0088]另外，因为是与饱和成分细分化同时进行，在碳氢化合物的成分中，碳素较小的碳氢化合物也有一部分要发生变化。这样，与接触改质的情况相同，即使是在柴油的场合，也会产生与氢化分解相同的反应。因此，在完全燃烧和内燃机关的电子控制装置的工作的情况下，由于排出了更加稀薄的燃料气体、同时，排放的尾气也就更加洁净了。
[0089]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，部应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种陶瓷晶体燃油活化滤芯，包括反应体(1)，反应体(I)由核心部(2)，基层部(3)以及表层部(4)组成，所述核心部(2)是反应体(I)的核心部分，为陶瓷粉末制成的晶体颗粒，成分是S12, Al2O3, T12, ZrO2的单成分颗粒或混合成分颗粒,基层部⑶是釉彩,其主要成分、约占90?95重量％的是可发生特定分子振动光谱的、具有伸缩振动或扭转振动的矿物，该特定分子振动光谱、在石油分子振动光谱内、红外线波长领域内形成最强的分子带，与红外线波长领域中最大的分子振动光谱相应，所述基层部(3)的其它的成分是对主要成分的添补，该成分主要是在烧窑时用作釉药，成分为SrO，T12, CoO, FeO, Fe203。
2.如权利要求1所述的陶瓷晶体燃油活化滤芯，其中表层部(4)做成玻璃化。
3.一种供内燃机使用的油罐，其特征在于在所述油罐的内部，化石燃料的液态石油制品通过隔壁(7)形成的流路(6)，机壳⑶由所述油罐的壁体(5a)和隔壁(7)之间填充了如权利要求1中所述的反应体⑴形成，隔壁(7)的下部安装了网状材料，机壳⑶将流路(6)的流出部分和内燃机联通。
4.如权利要求3所述的油罐，其流入口流入内部的燃料，在流路(6)内与机壳内部的反应体⑴接触。
5.如权利要求3所述的油罐，其中机壳(8)设置在油罐(5)的外部，由马达(9)和油泵(10)组成燃料循环系统，使燃油在机壳(8)和油罐(5)之间循环。
【文档编号】F02M27/06GK104141574SQ201310163359
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年5月7日 优先权日:2013年5月7日
【发明者】李涛 申请人:李涛