專利名稱：乙醇柴油及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用燃料乙醇、基礎(chǔ)柴油、助溶劑為原料的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的清潔燃料乙醇柴油及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油短缺問題日益突出，同時(shí)由于石化燃料的大量使用，大氣環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重。我國(guó)目前已是石油的凈進(jìn)口國(guó)，原油進(jìn)口量每年以1000萬噸的幅度增長(zhǎng)。原油短缺的問題已成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的因素之一，為此我國(guó)政府在《國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展第十個(gè)五年計(jì)劃綱要》中提出了開發(fā)燃料乙醇等石油代用品，以節(jié)約石油資源的方案。燃料乙醇主要原料是糧食，也就是說它是一種可再生的能源，同時(shí)燃料乙醇又是一種清潔燃料，汽油、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在摻燒含燃料乙醇的燃料后可以大大降低所排放尾氣中的一氧化碳、碳?xì)浠衔锛盁焿m微粒的濃度，減少對(duì)大氣的污染。
在我國(guó)柴油需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于汽油，雖然我國(guó)的煉油行業(yè)在盡最大努力生產(chǎn)柴油，但由于我國(guó)石油屬重質(zhì)油，加之工藝技術(shù)的限制使得柴油仍不能滿足市場(chǎng)的需求，每年仍要大量進(jìn)口。乙醇柴油的開發(fā)及應(yīng)用不僅符合國(guó)家發(fā)展可再生能源的戰(zhàn)略，還可以緩解我國(guó)柴油相對(duì)短缺的局面。眾所周知柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的大氣污染比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)更嚴(yán)重得多，乙醇柴油的推廣及應(yīng)用可以更大程度地改善環(huán)境狀況，因此開發(fā)乙醇柴油產(chǎn)品更具有深遠(yuǎn)意義。但乙醇與柴油混配的難度大，需要添加一定數(shù)量的助溶劑才能使乙醇與柴油互溶，形成穩(wěn)定的不分相的乙醇柴油產(chǎn)品。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，乙醇柴油在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)不做改動(dòng)的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能基本不變，同時(shí)還大大降低了尾氣中所排放的一氧化碳、碳?xì)浠衔锛盁焿m的濃度，對(duì)凈化環(huán)境也有很好的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在基礎(chǔ)柴油中摻入一種可再生的、在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)不做改動(dòng)的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能基本不變，同時(shí)還大大降低了尾氣中所排放的一氧化碳、碳?xì)浠衔锛盁焿m的濃度，對(duì)凈化環(huán)境有很好的作用的燃料乙醇、并配以助溶劑的乙醇柴油及其制備方法，提供一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的清潔燃料，不僅符合國(guó)家發(fā)展可再生能源的戰(zhàn)略，還可以緩解我國(guó)柴油相對(duì)短缺的局面。
本發(fā)明乙醇柴油是由以下組分制成的，用量為體積份。
燃料乙醇 2～20助溶劑 0.1～10基礎(chǔ)柴油 75～98制備本發(fā)明乙醇柴油的配方優(yōu)選體積配比范圍是燃料乙醇 6～15助溶劑 1～5基礎(chǔ)柴油 80～93本發(fā)明乙醇柴油的最佳體積配比是燃料乙醇 8～10助溶劑 1.3～3.8基礎(chǔ)柴油 87.5～90.7按上述各組分配制成本發(fā)明的乙醇柴油的方法是將燃料乙醇、助溶劑及基礎(chǔ)柴油在常溫常壓下按所給定的比例進(jìn)行調(diào)和，調(diào)和方式一般采用罐調(diào)和或管道調(diào)和。調(diào)和完成后即成產(chǎn)品。
組分中的助溶劑為兩種化合物復(fù)合配制的，所使用的化合物主要分為三類，它們是含三個(gè)碳至二十個(gè)碳的一元脂肪醇，包括其各種異構(gòu)體；壬基酚聚氧乙烯醚，其分子式為C6H19C6H4O(CH2CH2O)nH，這里n＝1～50；各種石油磺酸酯類。本發(fā)明的助溶劑分別由脂肪醇-壬基酚聚氧乙烯醚，兩種化合物體積百分比分別為70～99％、1～30％；脂肪醇-石油磺酸酯的復(fù)合物，復(fù)合物中兩種化合物的體積百分比分別為80～99％、1～20％。本發(fā)明所述的基礎(chǔ)柴油是煉油廠生產(chǎn)的符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的柴油產(chǎn)品，燃料乙醇為糧食發(fā)酵工藝制得的產(chǎn)品。本發(fā)明所有的原材料已有成熟的技術(shù)，在市場(chǎng)上均能買到。
本發(fā)明的助溶劑是一種以低濃度存在于一個(gè)體系中，能夠吸附在界面上，并顯著降低其界面自由能，最終使體系形成均相的物質(zhì)。由于化學(xué)組成上存在的較大差異，基礎(chǔ)柴油與燃料乙醇間的相溶性不是很好，就需要添加助溶劑來改善它們間的相溶性。所添加的助溶劑包含有親水基和親油基(憎水基)的兩親分子，可在基礎(chǔ)柴油和燃料乙醇間起到一種紐帶作用，使得在產(chǎn)品中既可以形成基礎(chǔ)柴油包燃料乙醇的乳化液，也可以形成燃料乙醇包基礎(chǔ)柴油的乳化液，使產(chǎn)品具有良好的相溶性，而且可以長(zhǎng)時(shí)期不分層。
本發(fā)明的乙醇柴油其基本性能與市場(chǎng)銷售的基礎(chǔ)柴油相當(dāng)，大多數(shù)性能參數(shù)變化不大，它能夠降低基礎(chǔ)柴油的濁點(diǎn)，共混物的凝固點(diǎn)也有不同程度的降低。由于乙醇的十六烷值較低，使得乙醇柴油的十六烷值與基礎(chǔ)柴油相比有所降低。乙醇柴油屬于一種特殊的混合物，其十六烷值理論上可以通過傳統(tǒng)的公式計(jì)算得到，但乙醇柴油的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值有較大偏差，需要重新進(jìn)行修正。十六烷值只是衡量油品點(diǎn)燃性能的指標(biāo)，雖然乙醇柴油的十六烷值要低于基礎(chǔ)柴油，但經(jīng)過柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的臺(tái)架實(shí)驗(yàn)表明，乙醇柴油能夠滿足同等牌號(hào)的基礎(chǔ)柴油著火性能的要求，這說明乙醇助溶劑的加入對(duì)柴油的著火性能沒有任何影響。因?yàn)樗窍葘⒉裼蛪喝?，再引燃乙醇?br> 本發(fā)明乙醇柴油的動(dòng)力性能也與市場(chǎng)銷售的基礎(chǔ)柴油相當(dāng)，經(jīng)過柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的臺(tái)架實(shí)驗(yàn)已得到證實(shí)，同時(shí)還可降低排放物中一氧化碳、碳?xì)浠衔锛盁焿m的排放。


圖1助溶劑添加量與相分離溫度的曲線2柴油不同摻燒比負(fù)荷特性比較3柴油不同摻燒比外特性動(dòng)力性比較4柴油不同摻燒比負(fù)荷特性一氧化碳排放比較5柴油不同摻燒比負(fù)荷特性氫化合物排放比較6柴油不同摻燒比外特性煙度排放比較圖
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1取-20號(hào)基礎(chǔ)柴油(市場(chǎng)購(gòu)買的) 43077升燃料乙醇4990升助溶劑 1933升該種助溶劑為十一碳脂肪醇-壬基酚聚氧乙烯醚按一定比例的復(fù)合物，十一碳脂肪醇的體積比率為75％；壬基酚聚氧乙烯醚為25％。壬基酚聚氧乙烯醚的分子式為C6H19C6H4O(CH2CH2O)nH，這里n＝8～10。
生產(chǎn)方法如下分別取上述三種原料，首先向基礎(chǔ)柴油中添加助溶劑，然后再加入燃料乙醇，加料完成后在常溫常壓下進(jìn)行機(jī)械攪拌或采用管道循環(huán)的方式進(jìn)行攪拌，數(shù)分鐘后即得產(chǎn)品。
本發(fā)明的乙醇柴油與市場(chǎng)購(gòu)得的-20號(hào)基礎(chǔ)柴油的基本性能比較如下

經(jīng)使用-20號(hào)基礎(chǔ)柴油與按上述比例配制的乙醇柴油所進(jìn)行的臺(tái)架實(shí)驗(yàn)表明，使用乙醇柴油時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，功率和扭矩沒有降低，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，功率下降也小于1％，最大扭矩下降0.4％，這主要是因?yàn)橐掖疾裼偷臒嶂禐樵A(chǔ)柴油的96.4％，在沒有提高循環(huán)供油量的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率下降值卻小于混合燃料的熱值下降量，這是由于發(fā)動(dòng)機(jī)燃用混合燃料后，乙醇是含氧燃料，且燃燒速度較快，以及乳化燃料的微爆效應(yīng)的綜合作用，使發(fā)動(dòng)機(jī)有效燃燒熱效率有所提高，從而補(bǔ)償了一部分發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損失。
發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)還表明，乙醇柴油中隨著乙醇比例的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣中一氧化碳和碳?xì)浠衔锏呐欧琶黠@改善，使用按上述比例配制的乙醇柴油比原基礎(chǔ)柴油的一氧化碳排放下降了35％、碳?xì)浠衔锱欧畔陆盗?0％，煙塵排放下降了14％。
實(shí)施例2取-35號(hào)基礎(chǔ)柴油(市場(chǎng)購(gòu)買的) 43792升燃料乙醇5000升助溶劑 1208升該種助溶劑為八碳脂肪醇-石油磺酸酯按一定比例的復(fù)合物，它們的體積比率為八碳醇占80％，石油磺酸酯占20％。八碳醇為正辛醇，石油磺酸酯為辛基酚聚氧乙烯醚(10)磺酸酯，分子式是C8H17C6H6O(CH2CH2O)nCOOSO3，這里n＝10。具體生產(chǎn)方法同實(shí)施例1。
本發(fā)明的乙醇柴油與市場(chǎng)購(gòu)得的-35號(hào)基礎(chǔ)柴油的基本性能比較如下

經(jīng)使用-35號(hào)基礎(chǔ)柴油與本實(shí)施例配制的乙醇柴油所進(jìn)行的臺(tái)架實(shí)驗(yàn)表明，功率和扭矩均沒有降低，同時(shí)一氧化碳排放下降了36％、碳?xì)浠衔锱欧畔陆盗?.7％，煙塵排放下降了14.1％。
實(shí)施例3取0號(hào)基礎(chǔ)柴油(市場(chǎng)購(gòu)買的) 44826升燃料乙醇 4450升助溶劑724升該種助溶劑為十碳脂肪醇-壬基酚聚氧乙烯醚按一定比例的復(fù)合物，十碳脂肪醇的體積比率為80％；壬基酚聚氧乙烯醚為20％。壬基酚聚氧乙烯醚的分子式為C6H19C6H4O(CH2CH2O)nH，這里n＝12。具體生產(chǎn)方法同實(shí)施例1。
本發(fā)明的乙醇柴油與市場(chǎng)購(gòu)得的0號(hào)基礎(chǔ)柴油的基本性能比較如下

經(jīng)使用0號(hào)基礎(chǔ)柴油與本實(shí)施例配制的乙醇柴油所進(jìn)行的臺(tái)架實(shí)驗(yàn)表明，功率和扭矩均沒有降低，同時(shí)一氧化碳排放下降了30％、碳?xì)浠衔锱欧畔陆盗?.2％，煙塵排放下降了13.8％。
實(shí)施例4取-35號(hào)基礎(chǔ)柴油(市場(chǎng)購(gòu)買的) 40038升燃料乙醇9000升助溶劑 962升該種助溶劑為十一碳脂肪醇-壬基酚聚氧乙烯醚按一定比例的復(fù)合物，十一碳脂肪醇的體積比率為75％；壬基酚聚氧乙烯醚為25％。壬基酚聚氧乙烯醚的分子式為C6H19C6H4O(CH2CH2O)nH，這里n＝12～14。具體生產(chǎn)方法同實(shí)施例1。
經(jīng)使用-35號(hào)基礎(chǔ)柴油與本實(shí)施例配制的乙醇柴油所進(jìn)行的臺(tái)架實(shí)驗(yàn)表明，功率在發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)沒有降低，高速時(shí)有所下降但不明顯。一氧化碳排放下降了50％、碳?xì)浠衔锱欧怕杂性黾?，煙塵的排放下降了40％。
實(shí)施例5取-20號(hào)基礎(chǔ)柴油(市場(chǎng)購(gòu)買的) 38366升燃料乙醇9950升助溶劑 1684升該種助溶劑為十碳脂肪醇-石油磺酸酯按一定比例的復(fù)合物，它們的體積比率為十碳醇占83％，石油磺酸酯占17％。石油磺酸酯為辛基酚聚氧乙烯醚(14)磺酸酯，分子式是C8H17C6H6O(CH2CH2O)nCOOSO3，這里n＝14。具體生產(chǎn)方法同實(shí)施例1。
經(jīng)使用-20號(hào)基礎(chǔ)柴油與本實(shí)施例配制的乙醇柴油所進(jìn)行的臺(tái)架實(shí)驗(yàn)表明，功率和扭矩均沒有降低，同時(shí)一氧化碳排放下降了51％、碳?xì)浠衔锱欧旁黾恿?％，煙塵的排放下降了42.1％。
實(shí)施例6根據(jù)濁點(diǎn)測(cè)定的方法對(duì)實(shí)施例1的乙醇柴油進(jìn)行了測(cè)定，以確定相分離溫度。與實(shí)施例唯一不同的是本實(shí)施例中的乙醇柴油含水量是不同，分別為0.0～0.5％，所得的結(jié)果如圖1。
實(shí)施例7采用電渦流測(cè)功機(jī)，對(duì)實(shí)施例1、實(shí)施例4中的乙醇柴油及-20號(hào)基礎(chǔ)柴油進(jìn)行了在發(fā)動(dòng)機(jī)的一定轉(zhuǎn)速下，扭矩與燃油消耗的對(duì)比實(shí)驗(yàn)測(cè)定，測(cè)得的結(jié)果列于圖2。進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與功率的外特性動(dòng)力性的對(duì)比實(shí)驗(yàn)測(cè)定，測(cè)得的結(jié)果列于圖3。
采用排放分析儀，對(duì)實(shí)施例1、實(shí)施例4中的乙醇柴油及-20號(hào)基礎(chǔ)柴油還分別進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性的一氧化碳排放和碳?xì)浠衔锱欧诺膶?duì)比實(shí)驗(yàn)測(cè)定，測(cè)得的結(jié)果分別列于圖4、圖5。進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)外特性煙度排放的對(duì)比實(shí)驗(yàn)測(cè)定，測(cè)得的結(jié)果列于圖6。
權(quán)利要求
1.一種乙醇柴油的制備方法，其特征在于他是由燃料乙醇、助溶劑及基礎(chǔ)柴油在常溫常壓下采用罐調(diào)和或管道調(diào)和而成，原料體積配比(份)燃料乙醇 2～20助溶劑0.1～10基礎(chǔ)柴油 75～98
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙醇柴油的制備方法，其特征在于其中各原料的體積配比(份)是燃料乙醇 6～15助溶劑1～5基礎(chǔ)柴油 80～93
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙醇柴油的制備方法，其特征在于其中各原料的體積配比(份)是燃料乙醇 8～10助溶劑1.3～3.8基礎(chǔ)柴油 87.5～90.7
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙醇柴油的制備方法，其特征在于助溶劑是含三個(gè)碳至二十個(gè)碳的一元脂肪醇，包括其各種異構(gòu)體，或壬基酚聚氧乙烯醚，其分子式為C6H19C6H4O(CH2CH2O)nH，這里n＝1～50，或各種石油磺酸酯類。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種乙醇柴油的制備方法，其特征在于助溶劑為兩種化合物復(fù)合配制的，它們是由脂肪醇-壬基酚聚氧乙烯醚復(fù)合配制的，兩種化合物體積百分比分別為70～99％、1～30％。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種乙醇柴油的制備方法，其特征在于助溶劑為兩種化合物復(fù)合配制的，它們是脂肪醇-石油磺酸酯的復(fù)合物，復(fù)合物中兩種化合物的體積百分比分別為80～99％、1～20％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙醇柴油的制備方法制備的乙醇柴油，其特征在于他是由燃料乙醇、助溶劑及基礎(chǔ)柴油在常溫常壓下采用罐調(diào)和或管道調(diào)和而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用燃料乙醇、基礎(chǔ)柴油、助溶劑為原料的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的一種清潔燃料乙醇柴油及其制備方法，其特征是燃料乙醇為2～20、基礎(chǔ)柴油為75～98、助溶劑為0.1～10在常溫常壓下混配、調(diào)和成產(chǎn)品，助溶劑為含三個(gè)碳至二十個(gè)碳的一元脂肪醇，包括其各種異構(gòu)體、壬基酚聚氧乙烯醚，其分子式為C
文檔編號(hào)C10L1/02GK1580205SQ0315310
公開日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2003年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月7日
發(fā)明者王學(xué)泠, 岳國(guó), 趙林, 王靜媛, 郭英男, 徐春明, 史權(quán), 杜尚臣, 聶勇, 鄧紅波 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 吉林燃料乙醇有限責(zé)任公司, 吉化集團(tuán)吉林市江南研究院有限責(zé)任公司, 石油大學(xué)(北京), 吉林大學(xué)