乳化劑和含有該乳化劑的醇類混合燃料及其製備方法
2023-06-09 13:20:01
專利名稱：乳化劑和含有該乳化劑的醇類混合燃料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種乳化劑和含有該乳化劑的醇類混合燃料及其製備方法，尤其是涉及一種為了防止在含醇汽油中混入水份時，甲醇或乙醇等醇類混合物與汽油發生分離或在冬季等低溫條件下發生分離，通過把甲醇或乙醇等醇類的粒子微細化，使其被汽油粒子包住，從而克服分離問題的乳化劑和醇類混合燃料。
背景技術：
使用汽油的點火裝置與柴油壓縮點火裝置不同，空氣/燃料比相對較低，排出的廢氣中產生大量未燃的碳氫化合物、SOF (可溶解性有機成分，Soluble Organic Fraction) 和一氧化碳。特別是在我國大城市人口密集，車輛停滯時間長，道路和居住地間隔小，私家車使用頻繁，由車輛排出的大氣汙染物約佔整個城市大氣汙染物的70%，汙染情況非常嚴重。事實上居民實際感受到的汙染度更高，當務之急是採取有效對策。另一方面，由於石油資源的枯竭和汽油價格的上升，開發替代燃料勢在必行。尤其是從生物體中提取乙醇或使用甘蔗、紅薯、馬鈴薯等天然生物材料生產乙醇，這樣一來不但可減少溫室氣體的排放，還可減少因高價汽油而導致的經濟負擔，於是將汽油和乙醇按一定比例混合來替代一般燃料使用的趨勢是勢不可擋的。在減少大氣汙染，抑制乙醇和汽油分離的方法中，目前已有涉及這種方法的韓國專利為第525362號、第525363號、第655101號、第701293號，此外在韓國的公開專利第 10-2009-0003146號中公開了一種添加異戊醇或異丁醇的方法；在韓國專利第741641號中公開了一種使用乙基溶纖劑、丁基纖維素、松香衍生物和松香酸的方法。另外，在韓國專利第740486號中也公開了一種添加脫水山梨糖醇單油酸酯、脫水山梨聚糖月桂酸酯、脫水山梨糖醇棕櫚酸酯等山梨糖醇酯系活性劑防止分離的方法。但是，上述的混合乙醇的使用方法，因甲醇或乙醇的特有性質，使用時，會發生很多問題，尤其是不適於用作內燃機燃料。首先，因為乙醇具有強溶解性，可能溶解油罐或供油系統內存在的膠質物或清漆，堵塞濾油器或噴射器，從而使器械發生故障；此外，還可腐蝕氣缸內部、曲柄、曲軸及軸承等金屬材質，降低其潤滑性能，增加磨損。另外，單純地把乙醇和汽油混合在一起，會引起密封圈或0型圈及管路等橡膠材質膨脹或老化；加上甲醇或乙醇的蒸汽壓上升時會形成氣封，造成燃料供給不暢，導致動力性能下降；而其中最大的問題是因為少量的水分吸入，使甲醇或乙醇與汽油發生分離，造成發動機故障。特別是在15°c 以下的低溫狀態下，儘管沒有水分吸入也會引起分離，嚴重時，在冬季不能作為燃料使用。
發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供一種醇類混合燃料乳化劑及醇類混合燃料的製造方法，以使醇類混合燃料在吸入少量水分、尤其在低溫狀態下不易分離。本發明解決上述技術問題的技術方案如下一種所述乳化劑由組分A和組分B按 1 100 100 1的重量比混合而成；
所述組分A為由脂肪酸與帶有多個羥基的聚甘油，在至少一個羥基上進行酯化反應，所得化合物中的一種或多種；所述組分B為由帶有親油基的脂肪酸、聚氧乙烯、聚氧乙烯烷基醚或聚氧乙烯芳香磺酸醚中的一種或任意幾種的混合物，與帶有多個羥基的山梨糖醇，在至少一個羥基上進行酯化反應所得的化合物中的一種或多種。進一步，所述脂肪酸為油酸、月桂酸、硬脂酸、棕櫚酸或棕櫚酸衍生物中的一種或任意幾種的混合物。進一步，所述棕櫚酸衍生物優選辛基苯酚棕櫚酸。採用上述進一步方案的有益效果為可根據需要選擇合適的脂肪酸，以使混的合適的乳化劑。進一步，所述聚甘油的重複單位是1 10。採用上述進一步方案的有益效果為若所述聚甘油的重複單位超出1 10時，粘度變高，不利於乳化進行，同時在乳化後可生成沉澱。在所述範圍內時，有利於乳化進行。進一步，所述聚氧乙烯、聚氧乙烯烷基醚或聚氧乙烯芳香磺酸醚的重複單位是 1 30。採用上述進一步方案的有益效果為有利於乳化地進行，可防止乳化後的沉澱。進一步，所述山梨糖醇的羥基為6個。一種含有該乳化劑的醇類混合燃料，包含上述所述的乳化劑的任意一種，還包含汽油或汽油代用品碳氫化合物。本發明的有益效果是使用本發明的混合燃料，即使吸入水份，甲醇或乙醇等醇類和汽油也不發生分離，冬季也不會因為低溫而分離；並且汽油包覆在甲醇或乙醇等醇類分子周圍，不會造成油罐及供油系統的腐蝕，也不會因甲醇或乙醇等醇類的蒸汽壓的上升而導致供油困難；另外，在發動機內部燃燒時，包在汽油內的醇類物質發生微小的爆炸，使汽油接近於完全燃燒，從而減少了一氧化碳和碳水化合物的排放，有利於改善大氣環境，同時可替代一般燃料使用，減少溫室氣體及二氧化碳的排放。在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。進一步，所述汽油或汽油代用品碳氫化合物中含有5wt % 95wt %的甲醇、乙醇或任意幾種的混合物。進一步，所述乳化劑的重量百分比為0. Olwt% 15wt%。採用上述進一步方案的有益效果為採用該配比既能達到較好的乳化效果，又不至於因添加的乳化劑太多，使燃料不能很好地燃燒使用。進一步，還含有重量百分比為0. Iwt % 20wt%的甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚、 異戊醇或異丁醇中的一種或任意幾種的混合物。採用上述進一步方案的有益效果為添加適當量的物質可以增強乳化效果，使其更不易分離，添加量太少如小於0. Iwt %，幾乎沒有效果，超過20wt %的話，則影響辛烷值。一種含有該乳化劑的醇類混合燃料的製備方法，將上述所述的乳化劑的任意一種添加於含有甲醇、乙醇或它們的混合物的汽油或汽油代用品碳氫化合物中；用機械方法或超聲波振蕩混合乳化，把所述甲醇或所述乙醇分散成粒子直徑為0. 1 20μπι的微粒，使得周圍的汽油粒子包住所述微粒。進一步，所述超聲波振幅為5 200 μ m。
4
採用上述進一步方案的有益效果為採用該振幅乳化，能夠獲得較好的乳化效果， 如果振幅小於5 μ m，乳化不充分；大於200 μ m時，能量過大，發生氣化，反而對乳化不利。進一步，所述超聲波震蕩的時間為5 1800秒。採用上述進一步方案的有益效果為採用該震蕩時間，能夠獲得較好的乳化效果， 乳化時間太短小於5秒乳化不充分，乳化時間過長，就會引起過熱現象或者蒸發量增加，反而破壞相穩定性。進一步，所述超聲波震蕩的時間優選為900秒。採用上述進一步方案的有益效果為採用該震蕩時間能夠獲得最好的乳化破碎效果。進一步，還添加甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚、異戊醇或異丁醇中的一種或任意幾種的混合物，再混合，獲得成品。
具體實施例方式以下對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。本發明實施例所述的乳化劑，所述乳化劑由組分A和組分B按1 100 100 1 的重量比混合而成；所述組分A為由脂肪酸與帶有多個羥基的聚甘油，在至少一個羥基上進行酯化反應，所得化合物中的一種或多種；所述組分B為由帶有親油基的脂肪酸、聚氧乙烯、聚氧乙烯烷基醚或聚氧乙烯芳香磺酸醚中的一種或它們的混合物，與帶有6個羥基的山梨糖醇，在至少一個羥基上進行酯化反應所得的化合物中的一種或多種。所述脂肪酸為油酸、月桂酸、硬脂酸、棕櫚酸或棕櫚酸衍生物中的一種或任意幾種的混合物，所述棕櫚酸衍生物優選辛基苯酚棕櫚酸；所述聚甘油的重複單位是1 10，所述聚氧乙烯、聚氧乙烯烷基醚或聚氧乙烯芳香磺酸醚的重複單位是1 30。本發明實施例所述的含有該乳化劑的醇類混合燃料，包含上述所述的乳化劑，所述乳化劑的重量百分比為0. 01wt% 15wt% ；還包含含有5wt% 95wt%的甲醇、乙醇或它們的混合物的汽油或汽油代用品碳氫化合物。優選地，含有該乳化劑的醇類混合燃料，還含有重量百分比為0. Iwt % 20wt% 的甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚、異戊醇或異丁醇中的一種，或它們的混合物。本發明實施例所述的含有該乳化劑的醇類混合燃料的製備方法，將上述所述的乳化劑添加於含有甲醇、乙醇或它們的混合物的汽油或汽油代用品碳氫化合物中；用機械方法或超聲波振幅為5 200 μ m的方法，震蕩5 1800秒混合乳化，優選900秒，把所述甲醇或所述乙醇分散成粒子直徑為0. 1 20μπι的微粒，使得周圍的汽油粒子包住所述微粒； 再添加甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚、異戊醇或異丁醇中的一種，或它們的混合物，再混合獲得成品。實施例11、乳化劑的製備1)將硬脂酸與重複單位為1的單甘油，於常規的酯化條件，在兩個羥基上進行酯化反應，得到組分A為單甘油二硬脂酸酯；2)將重複單位為15的聚氧乙烯與帶有6個羥基的山梨糖醇，於常規的酯化條件，在一個羥基上進行酯化反應，得到組分B為聚氧乙烯山梨糖醇單硬脂酸酯；3)取5g 二甘油二硬脂酸酯和5g聚氧乙烯山梨糖醇單硬脂酸酯混合得到乳化劑。2、含有乳化劑的醇類混合燃料的製備將獲得的乳化劑添加到含有甲醇30wt%的IOkg汽油中，用振幅為100 μ m的超聲波振蕩900秒後，甲醇分散成平均粒徑為1 μ m，並且被乳化劑包裹，得到醇類混合燃料。實施例21、乳化劑的製備1)將硬脂酸與重複單位為5的五聚甘油，於常規的酯化條件，在兩個羥基上進行酯化反應，得到組分A為五聚甘油二硬脂酸酯；將硬脂酸與重複單位為3的三聚甘油，於常規的酯化條件，在一個羥基上進行酯化反應，得到組分A為三聚甘油單硬脂酸酯；2)將重複單位為30的聚氧乙烯與帶有6個羥基的山梨糖醇，於常規的酯化條件， 在一個羥基上進行酯化反應，得到組分B為聚氧乙烯山梨糖醇單硬脂酸酯；將重複單位為 30的聚氧乙烯與帶有6個羥基的山梨糖醇，在二個羥基上反應，得到組分B為聚氧乙烯山梨糖醇二硬脂酸酯；3)取0. 25g五聚甘油二硬脂酸酯和0. 25g三聚甘油單硬脂酸酯，與25g聚氧乙烯山梨糖醇單硬脂酸酯與25g聚氧乙烯山梨糖醇二硬脂酸酯混合得到乳化劑。2、含有乳化劑的醇類混合燃料的製備將獲得的乳化劑添加到含有甲醇15wt%的IOkg汽油中，用振幅為5μπι的超聲波振蕩5秒鐘後，甲醇分散成平均粒徑為20 μ m,並且被乳化劑包裹，得到醇類混合燃料。實施例31、乳化劑的製備1)將月桂酸酯與重複單位為10的十聚甘油，於常規的酯化條件，在一個羥基上進行酯化反應，得到組分A為十聚甘油單月桂酸酯；2)將重複單位為1的聚氧乙烯與帶有6個羥基的山梨糖醇，於常規的酯化條件，在一個羥基上進行酯化反應，得到組分B為聚氧乙烯山梨糖醇二月桂酸酯；3)取250g三甘油單月桂酸酯和2. 5g山梨糖醇二月桂酸酯混合得到乳化劑。2、含有乳化劑的醇類混合燃料的製備將獲得的乳化劑添加到含有甲醇5wt %的IOkg汽油中，用振幅為200 μ m的超聲波振蕩1800秒後，甲醇分散成平均粒徑為0. 1 μ m，並且被乳化劑包裹，得到醇類混合燃料。實施例41、乳化劑的製備1)將月桂酸與重複單位為3的三甘油，於常規的酯化條件，在一個羥基上進行酯化反應，得到組分A為三甘油單月桂酸酯；將月桂酸酯與重複單位為2的二甘油，於常規的酯化條件，在一個羥基上進行酯化反應，得到組分A為二甘油單月桂酸酯。2)將重複單位為10的聚氧乙烯、月桂酸與帶有6個羥基的山梨糖醇，於常規的酯化條件，在一個羥基上反應，得到組分B為聚氧乙烯山梨糖醇單月桂酸酯；將重複單位為10 的聚氧乙烯、月桂酸與帶有6個羥基的山梨糖醇，於常規的酯化條件，在二個羥基上反應， 得到組分B為聚氧乙烯山梨糖醇二月桂酸酯；幻取2. 5g三甘油單月桂酸酯和2. 5g 二甘油單月桂酸酯，與2. 5g聚氧乙烯山梨糖醇單月桂酸酯和2. 5g聚氧乙烯山梨糖醇二月桂酸酯混合得到乳化劑。2、含有乳化劑的醇類混合燃料的製備將獲得的乳化劑添加到含有乙醇80wt%的IOkg汽油中，用振幅為100 μ m的超聲波振蕩900秒後，乙醇分散成平均粒徑為10 μ m，並且被乳化劑包裹，再添加0. 的異戊醇，混合，得到醇類混合燃料。實施例51、乳化劑的製備1)將棕櫚酸與重複單位為2的二甘油，於常規的酯化條件，在一個羥基上進行酯化反應，得到組分A為二甘油單棕櫚酸酯；2)將棕櫚酸與帶有6個羥基的山梨糖醇，於常規的酯化條件，在二個羥基上反應， 得到組分B為山梨糖醇二棕櫚酸酯；將辛基苯酚棕櫚酸與帶有6個羥基的山梨糖醇，於常規的酯化條件，在一個羥基上反應，得到組分B為苯基辛基山梨糖醇單棕櫚酸；3)取5g三甘油單月桂酸酯與2. 5g山梨糖醇二棕櫚酸酯和2. 5g苯基辛基山梨糖醇單棕櫚酸混合得到乳化劑。2、含有乳化劑的醇類混合燃料的製備將獲得的乳化劑添加到含有甲醇30wt %的IOkg汽油中，用振幅為20 μ m的超聲波振蕩15分鐘後，甲醇分散成平均粒徑為Iy m，並且被乳化劑包裹，然後添加10wt%的甲基叔丁基醚，混合，得到醇類混合燃料。實施例61、乳化劑的製備1)將硬脂酸與重複單位為2的二甘油，於常規的酯化條件，在一個羥基上進行酯化反應，得到組分A為二甘油二硬脂酸酯；2)將重複單位為10的聚氧乙烯與帶有6個羥基的山梨糖醇，於常規的酯化條件， 在一個羥基上反應，得到組分B為聚氧乙烯山梨糖醇單硬脂酸；3)取5g 二甘油二硬脂酸酯和5g聚氧乙烯山梨糖醇單硬脂酸混合得到乳化劑。2、含有乳化劑的醇類混合燃料的製備將獲得的乳化劑添加到含有甲醇45wt %的IOkg汽油中，用振幅為20 μ m的超聲波振蕩1800秒後，甲醇分散成平均粒徑為2 μ m,並且被乳化劑包裹，再添加20wt %的異戊醇， 混合，得到醇類混合燃料。對比實施例1不加B化合物，只將聚甘油重複單位為10的聚甘油二硬脂酸酯1500g的A化合物，添加到含有甲醇20wt%的IOkg汽油中，用振幅為200 μ m的超聲波振蕩5秒，獲得醇類混合燃料。對比實施例2不加A化合物，只將聚氧乙烯重複單位為10的聚氧乙烯山梨糖醇單硬脂酸酯0. Ig 的B化合物與乳化劑混合後，添加到含有甲醇5wt%的IOkg汽油中，用振幅為5μπι的超聲波振蕩1800秒，得到醇類混合燃料。對比實施例3把含有甲醇30wt%的汽油，用振幅為20 μ m的超聲波振蕩5秒，得到醇類混合燃
7料。對比實施例4隻使用含有甲醇#丨％和乙醇的汽油作為醇類混合燃料。對比實施例5使用純汽油作為醇類混合燃料。取以上實施例和對比例實施例1-4製得的含醇汽油200mL，不加水或按0. 1 Iwt%加水搖晃兩分鐘後在常溫下放置6個小時，檢查分離程度；另外，在_15°C -25°C的低溫恆溫槽放置6個小時觀察分離情況，結果如表1中所示。表1醇類混合燃料的分離情況
權利要求
1.一種乳化劑，其特徵在於，所述乳化劑由組分A和組分B按1 100 100 1的重量配比混合而成；所述組分A為由脂肪酸與帶有多個羥基的聚甘油，在至少一個羥基上進行酯化反應， 所得化合物中的一種或多種；所述組分B為由脂肪酸、聚氧乙烯、聚氧乙烯烷基醚或聚氧乙烯芳香磺酸醚中的一種或任意幾種的混合物，與帶有多個羥基的山梨糖醇，在至少一個羥基上進行酯化反應所得的化合物中的一種或多種。
2.根據權利要求1所述的乳化劑，其特徵在於，所述脂肪酸為油酸、月桂酸、硬脂酸、棕櫚酸或棕櫚酸衍生物中的一種或任意幾種的混合物。
3.根據權利要求2所述的乳化劑，其特徵在於，所述棕櫚酸衍生物為辛基苯酚棕櫚酸。
4.根據權利要求1所述的乳化劑，其特徵在於，所述聚甘油的重複單位是1 10。
5.根據權利要求1所述的乳化劑，其特徵在於，所述聚氧乙烯、聚氧乙烯烷基醚或聚氧乙烯芳香磺酸醚的重複單位是1 30。
6.根據權利要求1所述的含有該乳化劑的醇類混合燃料，其特徵在於，所述山梨糖醇的羥基為6個。
7.一種含有該乳化劑的醇類混合燃料，其特徵在於，包含權利要求1至6任一項所述的乳化劑，還包含汽油或汽油代用品碳氫化合物。
8.根據權利要求7所述的含有該乳化劑的醇類混合燃料，其特徵在於，所述汽油或汽油代用品碳氫化合物中含有5wt% 95wt%的甲醇、乙醇或任意幾種的混合物。
9.根據權利要求8所述的含有該乳化劑的醇類混合燃料，其特徵在於，所述包含的乳化劑為 0. 01wt%~ 15wt%0
10.根據權利要求9所述的含有該乳化劑的醇類混合燃料，其特徵在於，還含有 0. 20wt%的甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚、異戊醇或異丁醇中的一種或任意幾種的混合物。
11.一種含有該乳化劑的醇類混合燃料的製備方法，其特徵在於，將權利要求1至6任一項所述的乳化劑添加於含有甲醇、乙醇或它們的混合物的汽油或汽油代用品碳氫化合物中；用機械方法或超聲波振蕩混合乳化，把所述甲醇或所述乙醇分散成粒子直徑為0. 1 20 μ m的微粒，使得周圍的汽油粒子包住所述微粒。
12.根據權利要求11所述的含有該乳化劑的醇類混合燃料的製備方法，其特徵在於， 所述超聲波振幅為5 200 μ m。
13.根據權利要求11所述的含有該乳化劑的醇類混合燃料的製備方法，其特徵在於， 所述超聲波震蕩的時間為5 1800秒。
14.根據權利要求13所述的含有該乳化劑的醇類混合燃料的製備方法，其特徵在於， 所述超聲波震蕩的時間為900秒。
15.根據權利要求11所述的含有該乳化劑的醇類混合燃料的製備方法，其特徵在於， 還添加甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚、異戊醇或異丁醇中的一種或任意幾種的混合物，再混合，獲得成品。
全文摘要
本發明涉及一種乳化劑和含有該乳化劑的醇類混合燃料及其製備方法，所述乳化劑由組分A和組分B按1∶100～100∶1的重量配比混合而成；所述含有該乳化劑的醇類混合燃料含有乳化劑，還包含含有甲醇、乙醇或它們的混合物的汽油或汽油代用品碳氫化合物；所述含有該乳化劑的醇類混合燃料的製備方法為將所述的乳化劑添加於含有甲醇、乙醇或它們的混合物的汽油或汽油代用品碳氫化合物；用機械方法或超聲波振蕩混合乳化，把所述甲醇或所述乙醇分散成粒子直徑為0.1～20μm的微粒，使得周圍的汽油粒子包住所述微粒。含有本發明的乳化劑的醇類混合燃料，在吸入少量水分、尤其在低溫狀態下不易分離。
文檔編號C10L1/02GK102212402SQ20101020977
公開日2011年10月12日 申請日期2010年6月25日 優先權日2010年4月12日
發明者李京喜, 金文璨 申請人:Enfc株式公司