發動機用富氧燃料的製作方法
2023-10-10 05:54:59 2
發動機用富氧燃料的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種發動機用富氧燃料，由不含活潑氫的含氧有機物和添加劑混合構成：其中不含活潑氫的含量有機物包括但不限於酮類物質，醚類物質，酯類物質和縮醛類物質；其中酯類物質含量為0％到99.99％，其他物質的含量為0％到100％；其中添加劑含量0％到10％；本產品可單獨使用，也可以和化石燃料以及醇基燃料按照任意比例混合使用，並且可提高其燃燒質量。本發明所涉及的富氧燃料具有燃燒充分，對環境、人體和發動機友好的特點，成本低廉，是替代現有化石能源的理想燃料。
【專利說明】發動機用富氧燃料
[0001]所屬領域
[0002]本發明涉及能源領域一種發動機用富氧燃料【背景技術】
[0003]自1876年，德國科學家開發出第一臺煤氣四衝程內燃機開始，經過近一個半世紀的發展，民用內燃機基本形成了以柴油機為代表的壓燃式發動機和以汽油機為代表的點燃式發動機。隨之伴生的是石油行業的飛速發展。2012年世界五百強企業中，前十位的企業除了沃爾瑪和豐田汽車，其他八家全部為能源企業，而其中七家在從事石化行業。事實上，石油企業已經控制了世界的經濟發展，原油價格已經成為幾乎世界所有產品價格的制約因素。
[0004]為了擺脫這種尷尬的局面，世界上每個國家都在努力原油的影響。眾多煤炭企業在開展煤炭液化產業，目前中國部分船用低速柴油機已經開始以精煉煤焦油作為代替燃料；但是作為車用燃料，煤焦油還有很長的路要求，但是對於自然環境汙染而言，煤焦油絕對不遜於原油，而且有過之而無不及。需要注意的是，煤炭的儲量也是有限的，擺脫不了效應罪魁禍首的角色。巴西甘蔗資源豐富，利用甘蔗渣生產乙醇作為汽車燃料已經推廣開來。但是並不是每個國家都具有這樣的條件，而且常規汽車直接燃用乙醇難上加難；如果不進行改造，目前只能做到在燃料中少量添加，少量水存在即可引起相分離，對車輛的危害也是避免不了的因素。
[0005]理想的生物燃料應該具有以下特徵:
[0006]I原材料可再生
[0007]化石能源的缺陷在於其不可再生性，如果我們獲得了一種替代能源，這種能源依然是一次性能源，一旦消耗短期內不再產生，那麼這種能源的替代價值就不存在。因此我們開發的能源，其原材料應該是自然界廣泛存在，消耗後短期內可重新生成。其次是原材料不能是和人類生存相關的物質，例如糧油。我們可以利用風能發電，可以利用核能發電，當然也可以利用太陽能發電，但是電力作為遠途運載工具的動力還需要很長的路走，而且基礎設施投入也不適合迅速推廣的要求。所以我們仍然需要新產品。
[0008]2生產工藝簡單
[0009]煉油過程包括原油脫水、脫鹽、脫蠟、脫酸、脫硫的前處理過程；之後經過初次蒸餾、催化裂解、精餾分離、二次脫硫、脫色等工藝產出半成品燃料；半成品再經過調酸，辛烷值、十六烷值、金屬腐蝕性、橡膠腐蝕性、抗爆性、低溫流動性、氧化安定性等調節，之後才能成為成品油銷售。其中每一個步驟都需要專業的基礎知識，每一批原油都需要重新調整方案。這些不是一般民營企業能夠完成的工作，幾千萬元的資金對於合格的煉油企業而言，根本解決不了建設問題；
[0010]和目前煉油企業動輒上億元的投入相比，替代能源應該是投資少見效快的產業。更重要的是原有的開採是一個複雜的工程，即便我們建立了合格的煉油企業，我們也不能輕易獲得原料資源。新的能源必須是原材料簡單易得的產品，而且應該是小規模建設即可達到合格要求的產業；是生產工藝應儘可能簡單，一般經過中等教育的人員通過簡單培訓即可掌握必要技術參加生產的產業；應該是一個投入資金在百萬級至多千萬級即可規模化生產的產業
[0011]3對環境友好
[0012]化石能源燃燒往往不充分，表現為排煙，這是城市車輛集中區可吸入顆粒物的主要來源，這些顆粒物進入人體後會不能夠代謝，會產生類似塵肺的影響，近似於吸菸。化石能源含硫，經過燃燒後以二氧化硫的形式排放到空氣中可形成酸雨，引起建築壽命縮短，植物枯萎等。所以歐洲排放標準從歐I到歐VI，中國排放標準從國I到國V，其主要關注的指標就是尾氣硫含量。所以新能源應該具有不含硫、接近充分燃燒或者燃燒產物可自然降解。
[0013]4對車輛友好
[0014]化石燃油的硫元素的存在影響的不僅僅是大氣；二氧化硫從氣缸中生成，經過排氣門，排氣催化器才能夠進入大氣中；期間所經過任何部位都要接受二氧化硫的考驗。所以降低硫含量對車輛的壽命具有極大地幫助，這是對新能源最主要的要求。但是我們也應該看到，和目前眾多的調和燃料相比，至少在很多方面具有其優勢，化石燃油對油路油耗，和潤滑油混合良好。醇具有相對酸性，對有色金屬和鐵具有潛在的腐蝕性；醇油混合成為乳狀，嚴重乳化會造成氣缸和活塞粘附報廢，所以新能源必須避免這些危害。
[0015]6對人體友好
[0016]化石燃油本身具有其不可降解性，其本身含有芳香族化合物，這些化合物是致癌的因素之一。化石燃料需要眾多的添加劑，比如目前石化汽油常用的抗爆劑MMT，其本身是錳系化合物，燃燒以後錳不能消失，而是直接排放到空氣中。被人吸收直接危害中樞神經系統，引起神經衰弱症候群和植物神經紊亂；嚴重時可引起帕金森症候群和中毒性精神病，這種影響對體質較弱者，尤其是老年人尤其明顯。
[0017]6廣泛適應性
[0018]化石能源主要為碳氫化合物，其自身性質和分子量決定了化石燃料必然的特徵，比如隨著分子量的擴大，出現十六烷值升高，冷濾點降低的趨勢。所以在柴油機中燃燒的柴油，必然會出現冬季凝結的特徵；而將汽油等低凝點燃料加入到柴油機，因為其十六烷值較低，必然產生低溫啟動性差，甚至完全不能運轉的情況。所以理想的替代燃料應該是一種在任何氣候條件下都可以正常使用的燃料，尤其對於柴油型燃料而言尤其明顯。
[0019]目前我們所了解到的產品，比如甲醇汽油和乙醇汽油並沒有脫離化石汽油的基礎，尚談不上替代能源。在這裡我們需要注意到甲醇發動機，既往應用於航空模型中，目前有很多科研單位在開發大型甲醇發動機產品，因為腐蝕等原因，距離普及還為時尚早。當然我們目前市場上也出現了燃油改燃氣的技術，並且在市場上推廣，但是其缺點也比較明顯:I動力性能差，起步慢，加速慢；2需要攜帶高壓鋼瓶，增加了車重和油耗；3使用危險，洩露不易察覺，易誘發火災；4現有車輛必須經過改裝，對車輛結構造成影響。理想的替代能源應該是一種不需要對 發動機進行改裝甚至更換發動機的產品。
[0020]目前國家知識產權局涉及汽油的發明專利2266篇，涉及柴油的發明專利5070篇，涉及煤油的發明專利87篇，涉及燃料的發明專利17157篇，涉及燃油的發明專利1898篇，通過逐一核對，未發現與本發明類似的燃油技術，通過中國知網、萬方數據和維普數據三個主要文件檢索引擎，也為發現與本發明類似的燃油技術。因此我們認為有必要對本技術進行開發。
【發明內容】
[0021]本發明涉及的富氧燃料，由不含活潑氫的含氧有機物和添加劑混合構成:其中不含活潑氫的含量有機物包括但不限於酮類物質，醚類物質，酯類物質和縮醛類物質；其中酯類物質含量為O %到99.99 %，其他物質的含量為O %到100 % ;其中添加劑含量O %到10 %;本產品可單獨使用，也可以和化石燃料以及醇基燃料按照任意比例混合使用，並且可提高其燃燒質量；其 中活潑氫是指在有機分子中和非碳原子直接連接的氫原子。
[0022]本發明涉及的富氧燃料，其特徵是:其中醚類物質為結構為R1-0-R2，其中Rl代表有機官能團，其中包括但不限於烴類物質，醚類物質，酯類物質和酮類物質，其中碳原子數量為I到20，其中優選但不限於I到15 ;其中R2代表有機官能團，其中包括但不限於烴類物質，醚類物質，酯類物質和酮類物質，其中的碳原子數量為I到20，其中優選但不限於I到15 ;配製時可選用其中一種，也可以選用其中多種；其中醚類物質包括但不限於二甲醚，乙醚，丙醚，丁醚，甲乙醚，甲丙醚，甲丁醚，異丁醚，叔丁醚，MTBE, ETBE, TAME ;其中優選但不限於可再生醚類物質；其中進一步優選單不限於丁醚。
[0023]本發明涉及的富氧燃料，其特徵是:其中酯類物質的結構為有機酸酯和無機酸酯，其分子中的碳原子總數量為I到30 ;其中無機酸酯的無機酸根包括但不限於碳酸根，硝酸根、矽酸根；其中有機酸酯包括但不限於乙酸甲酯，乙酸乙酯、乙酸丙酯，乙酸丁酯，乙酸仲丁酯，草酸二乙酯，草酸二丙酯，草酸二丁酯，己酸甲酯，己酸乙酯，己酸丁酯，己酸仲丁酯；燃料配製時可選用其中一種，也可以選用其中多種；其中優選但不限於可再生酯類物質；其中進一步優選單不限於乙酸乙酯。
[0024]本發明所涉及的富氧燃料，其特徵是:其中酮類物質的結構為R1-C0-R2，其中Rl代表有機官能團，其中包括但不限於烴類物質，醚類物質，酯類物質和酮類物質，其中的碳原子數量為I到20，其中優選但不限於I到15，其中R2代表有機官能團，其中包括但不限於烴類物質，醚類物質，酯類物質和酮類物質，其中的碳原子數量為I到20，其中優選但不限於I到15 ;其中包括但不限於丙酮，丁酮，戊酮，己酮，庚酮，辛酮；燃料配製時可選用其中一種，也可以選用其中多種；其中優選但不限於可再生酮類物質；其中進一步優選但不限於丙酮。
[0025]本發明所涉及的富氧燃料，其特徵是:其中縮醛物質為碳原子總數為3到30的縮醛類物質，包括但不限於為甲縮醛，乙縮醛和甲醛酯；燃料配製時可選用其中一種，也可以選用其中多種；其中優選但不限於可再生縮醛類物質；其中進一步優選但不限於乙縮醛。
[0026]本發明所涉及的富氧燃料，其特徵是:防腐劑主要用於防止微生物對燃料的降解，防止燃料對金屬和橡膠的腐蝕；防腐劑由苯並三氮唑，胺類物質和有機金屬鹽組成；其中苯並三氮唑含量為0%到10% ;其中胺類物質為分子中碳原子數量為I到50到伯胺，仲胺和叔胺類物質組成，可選用其中一種或多種，其總含量為0%到10%，其中進一步優選但不限於由仲胺和叔胺組成，其中進一步優選但不限於由二異丙胺和三乙胺組成；其中有機金屬鹽為鐵，銅和鋁的羧酸鹽，其含量為0%到10% ;其中羧酸的碳原子數為2到20，其中優選但不限於油酸鹽。
[0027]本發明所涉及的富氧燃料，其特徵是:本產品可以和汽油，煤油，柴油混合使用，加入量為1%到100%，其中優選但不限於10%到50%。
[0028]本發明所涉及的富氧燃料具有以下優勢:
[0029]I原材料為農業可再生資源，市場上可採購相關原材料，也可以利用秸杆生產原材料，不限制秸杆類型。
[0030]2生產投資少。日產一萬噸的富氧燃油的燃油企業，基礎建設只需要100到1000Jl 7X1 ο
[0031]3環境友好。本產品在汽柴油內燃機中均可以接近充分燃燒，正常運轉觀察不到煙霧，不會形成可吸入顆粒物；本產品不含硫，燃燒尾氣不含二氧化硫。尾氣排放超過了歐VI標準，類似的國VI標準目前北京地區預計2016年起才會實施。目前排放不達標車輛採用該燃料可輕鬆通過尾氣檢驗。
[0032]4引擎友好。本產品為中性產品，和潤滑油混溶性良好，爆發力強，加速時間是常規柴油的三倍，是常規汽油的兩倍。
[0033]5人體友好。本產品主要成分誤飲後，催吐清除未吸收部分即可，被吸收部分機體可完全代謝，並以能量的形式為人體利用。本產品不含芳香族化合物或者其衍生物，不具有致癌傾向。
[0034]6適應性好。本產品應用無需變更發動機；冷濾點達到-50度以下；產品和現有化石燃油可按任意比例混用，並且具有消煙助燃功能；經過簡單調整，本產品可用於柴油機也可以用於汽油機；燃油標號可根據實際需要調節。
[0035]綜上所述，我們認為本發明所涉及的富氧燃料完全可替代化石能源，而且在眾多方面優於化石能源，是理想的替代產品，具有廣闊的市場前景，未來可解決中國甚至世界的能源緊缺問題。本發明所涉及的富氧燃料在多方面不同於化石能源，因此需要根據其自身要求重新制定國家標準。
[0036]上述所論及的富氧燃料中不含活潑氫的含氧有機物，為當前化工和能源領域的專業人士所熟知，在其中所涉及化學物質屬性所涉及的化合物，其名稱可不含有其化學屬性名稱，同樣在本專利所要求權利保護範圍。因化學合成工藝原因在富氧燃料中允許可殘留含有活潑氫的含氧有機化合物，其允許含量為5 %以下，在此範圍內的富氧燃料，人工添加和化學殘留含活潑氫的有機化合物同樣在本專利所保護的權利範圍，其中含活潑氫的有機化合物包括但不限於醇類,醛類和酸類物質。
【具體實施方式】
[0037]下面我們通過具體實例對我們所涉及的富氧燃料進行說明，說明內容不構成對本發明所涉及權利的限制。
[0038]【具體實施方式】 I富氧柴油
[0039]配方為:乙酸乙酯99.0%到99.9%，丁醚0.1%到1.0%，三乙胺0.1到1.0%。富
氧燃料冷濾點-80攝氏度，十六烷值為55，柴油機燃燒無煙霧生成，尾氣汙染物為乙醛，經過鹼性溶液過濾或者三元催化器分解可達到國家要求的國V排放標準，發動機不停機運轉500小時，油路無異常，既往油汙被清洗乾淨。
[0040]【具體實施方式】2富氧汽油
[0041]配方為:乙酸乙酯80.0 %到90.0%，甲縮醛10.0%到20.0 %，三乙胺0.1到1.0%。富氧燃料研究法辛烷值為90到97，汽油機燃燒無煙霧生成，尾氣汙染物為乙醛，經過鹼性溶液過濾或者三元催化器分解可達到國家要求的國V排放標準，發動機不停機運轉500小時， 油路無異常，既往油汙被清洗乾淨。
【權利要求】
1.本發明涉及一種發動機用富氧燃料，由不含活潑氫的含氧有機物和添加劑混合構成:其中不含活潑氫的含氧有機物包括但不限於酮類物質，醚類物質，酯類物質和縮醛類物質；其中酯類物質含量為0%到99.99%，其他物質的含量為0%到100% ;其中添加劑含量0%到10% ;其中活潑氫是指有機分子中和非碳原子直接相連的氫原子；本產品可單獨使用，也可以和化石燃料混合使用，混入量為1%到100%，混合燃料也屬於本發明專利所保護範圍。
2.根據權利要求(1)所描述的發動機用富氧燃料，其特徵是:其中醚類物質為結構為R1-0-R2，其中Rl代表有機官能團，其中包括但不限於烴類物質，醚類物質，酯類物質和酮類物質，其中碳原子數量為1到20，其中優選但不限於I到15 ;其中R2代表有機官能團，其中包括但不限於烴類物質，醚類物質，酯類物質和酮類物質，其中的碳原子數量為I到20，其中優選但不限於1到15 ;配製時可選用其中一種，也可以選用其中多種；其中優選但不限於可再生醚類物質；其中進一步優選單不限於丁醚。
3.根據權利要求(1)所描述的發動機用富氧燃料，其特徵是:其中酯類物質的結構為有機酸酯和無機酸酯，其分子中的碳原子總數量為I到30 ;其中無機酸酯的無機酸根可以是但不限於碳酸根，硝酸根、矽酸根；燃料配製時可選用其中一種，也可以選用其中多種；其中優選但不限於可再生酯類物質；其中進一步優選單不限於乙酸乙酯。
4.根據權利要求(1)所描述的發動機用富氧燃料，其特徵是:其中酮類物質的結構為R1-CO-R2，其中Rl代表有機官能團，其中包括但不限於烴類物質，醚類物質，酯類物質和酮類物質，其中的碳原子數量為I到20，其中優選但不限於I到15，其中R2代表有機官能團，其中包括但不限於烴類物質，醚類物質，酯類物質和酮類物質，其中的碳原子數量為I到20，其中優選但不限於I到15 ;燃料配製時可選用其中一種，也可以選用其中多種；其中優選但不限於可再生酮類物質；其中進一步優選但不限於丙酮。
5.根據權利要求(1)所描述的發動機用富氧燃料，其特徵是:其中縮醛類物質為碳原子總數為3到30的縮醛類物質，其中包括但不限於為甲縮醒，乙縮醛和甲醛酯，可以加入其中一種,也可以加入多種,其加入量為0%到100%。
6.根據權利要求(1)所描述的發動機用富氧燃料，其特徵是:添加劑用於防止燃料的自然降解和燃料對金屬和橡膠的腐蝕；添加劑由苯並三氮唑，胺類物質和有機金屬化合物組成。
【文檔編號】C10L1/19GK103965973SQ201310032871
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月29日 優先權日:2013年1月29日
【發明者】張永鋼 申請人:張永鋼, 齊飛