燃料添加剂的制备方法及使用其的燃料转让专利
申请号 : CN201880029378.0
文献号 : CN110730815B
文献日 : 2022-01-18
发明人 : 金德燮
申请人 : 金德燮
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于制备燃料添加剂的方法,包括使一种或者多种水相反应溶液与重均分子量为50g/mol至250g/mol的基于亚烷基二醇单烷基醚的溶剂在50℃至120℃的温度下进行反应的步骤,其中所述一种或者多种水相反应溶液选自由水、极性有机化合物的水溶液和钠盐的水溶液组成的组,并且其中所述极性有机化合物的水溶液意指其中极性化合物溶解在水中的溶液,并且所述极性有机化合物包括选自由醇、酮、醚、酯、缩醛、过氧化物和环氧化物组成的组中的一种或者多种。
2.根据权利要求1所述的用于制备燃料添加剂的方法,其中,所述水相反应溶液与所述基于亚烷基二醇单烷基醚的溶剂的体积比为0.1至1.5。
3.根据权利要求1所述的用于制备燃料添加剂的方法,其中,所述基于亚烷基二醇单烷基醚的溶剂包括选自由亚烷基二醇单烷基醚、二亚烷基二醇单烷基醚、三亚烷基二醇单烷基醚和它们的酯化物组成的组中的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的用于制备燃料添加剂的方法,其中,在选自由氧气、二氧化碳和一氧化碳组成的组中的一种或者多种气体的气氛下,进行使选自由水、极性有机化合物的水溶液和钠盐的水溶液组成的组中的一种或者多种水相反应溶液、基于亚烷基二醇单烷基醚的溶剂和非极性有机溶剂在50℃至120℃的温度下进行反应的步骤。
5.根据权利要求1所述的用于制备燃料添加剂的方法,在使选自由水、极性有机化合物的水溶液和钠盐的水溶液组成的组中的一种或者多种水相反应溶液与重均分子量为50g/mol至250g/mol的基于亚烷基二醇单烷基醚的溶剂在50℃至120℃的温度下进行反应的步骤之后,还包括热处理反应产物以去除低沸点杂质的步骤。
6.根据权利要求5所述的用于制备燃料添加剂的方法,在热处理反应产物以去除低沸点杂质的步骤之后,还包括加入基于所述燃料添加剂的总体积的0.1vol%至30vol%的量的液体烃化合物的步骤。
7.根据权利要求1所述的用于制备燃料添加剂的方法,在使选自由水、极性有机化合物的水溶液和钠盐的水溶液组成的组中的一种或者多种水相反应溶液与重均分子量为50g/mol至250g/mol的基于亚烷基二醇单烷基醚的溶剂在50℃至120℃的温度下进行反应的步骤之后,还包括将非极性有机溶剂加入至反应产物的步骤。
8.根据权利要求7所述的用于制备燃料添加剂的方法,其中所述非极性有机溶剂与所述基于亚烷基二醇单烷基醚的溶剂的体积比为0.5至1。
9.一种燃料,包括由根据权利要求1所述的用于制备燃料添加剂的方法所获得的燃料添加剂,和烃基燃料。
10.根据权利要求9所述的燃料,其中,包括基于所述燃料的总体积的0.05vol%至
50vol%的含量的所述燃料添加剂。
11.根据权利要求9所述的燃料,其中,所述烃基燃料包括选自由煤制油、奥里乳油、汽油、柴油、煤油、重油、航空汽油和喷气燃料组成的组中的一种或者多种。
说明书 :
燃料添加剂的制备方法及使用其的燃料
技术领域
的权益,其公开的全部内容通过引用并入本文。
背景技术
室气体减排,并且各个国家正在进行各种尝试以减少温室气体的排放。在目前实施低碳环
境友好型社会的形势下,对氢燃料的研究也在积极进行中,氢燃料是一种没有二氧化碳气
体排放的无污染能源。氢燃料电池车是环境友好的,但是它们的价格太高,因此,其实施需
要很长的时间。此外,作为环境友好的车辆,电动车也在被积极地研究中。氢燃料电池车和
电动车均不通过燃烧排放颗粒物,或者均不排放与全球变暖相关的气体物质。
是矿物燃料的能源效率的提高。矿物燃料的用量的增长增加了二氧化碳的排放,从而加速
了全球变暖,破坏了地球的生态系统,并且对于人类的生存环境具有负面影响,特别是,颗
粒物(particulate matter,PM)排放的增长造成了显著的伤害,例如威胁人口密集城市的
居民的健康并且缩短平均预期寿命等等。
少空气污染物的排放。
体磺酸钙和合成脂肪油的混合物作为燃料添加剂,提高了车辆的燃料效率,并且同时大大
减少了有害排放物质。
是热力学稳定的,并且因此在燃烧过程期间,降低燃料消耗的效果是优异的。
类溶剂,因此存在由于表面活性剂的燃烧而导致产生泥渣的担忧,并且作为纳米微粒分散
的胶态相似乎不是长时间稳定地分散于烃中。此外,MTBE是在许多国家仍在使用的燃料添
加剂,并且从加油站的储罐流出的MTBE组分会透过大地污染地下水,然而,有研究报道MTBE
被怀疑是致癌物,并且美国的一些州已经禁止了其使用。
使用受到限制,并且需要安装新的储罐和给油罐,以将分配期间水分的掺入最小化。
高推进效率、提高航行效率、提高发动机效率等等)的研究正在进行中,同时,由于对使用
LNG燃料作为替代燃料的船的研究正在进行中,减少二氧化碳排放和颗粒物(PM)也在进行
研究。
(intermediate fuel oil,IFO),并且对于船的燃料的减少,对于船主和管理者而言,其使
用是降低费用同时减少二氧化碳和颗粒物的最佳方式。国际海事组织(International
Maritime Organization,IMO)强力地调控二氧化碳的排放,并且不遵循规章的船会受到惩
罚。
加船用燃料能源效率并且减少二氧化碳(CO2)排放和减少颗粒物(PM)的燃料添加剂。
颗粒物(PM),而无需使用表面活性剂,并且甚至无需用均质器来分散水。
发明内容
质器来分散水,并且该燃料添加剂通过与液体烃类燃料的化学键合来分散,并且因此可以
容易地被长时间稳定地稀释,并且当被添加至汽油和柴油时,可以改善燃料消耗率,并且显
著地减少排放的气体和颗粒物PM5和PM2.5。
50g/mol至250g/mol的基于亚烷基二醇单烷基醚(alkylene glycol monoalkyl ether‑
based)的溶剂在40℃至150℃的温度下进行反应的步骤。
应溶液与重均分子量为50g/mol至250g/mol的基于亚烷基二醇单烷基醚的溶剂在40℃至
150℃的温度下进行反应的步骤。
极性有机化合物的水溶液和钠盐的水溶液组成的组中的一种或者多种水相反应溶液的化
学反应,产生了存在于基于亚烷基二醇单烷基醚的溶剂或者水相反应溶液中的醚官能团或
者羟基之间的键,从而提高了最终制备的燃料添加剂的疏水性,并且完成了本发明。
水相反应溶液的高反应性,可以容易地制备稳定分散的燃料添加剂,而无需表面活性剂,并
且因此认为能够解决现有技术的由表面活性剂的添加所导致的在燃烧期间产生泥渣的问
题。
述燃料添加剂的燃料的燃烧效率,并且减少了废气和颗粒物。
分子量为50g/mol至250g/mol的基于亚烷基二醇单烷基醚的溶剂在40℃至150℃的温度下
进行反应的步骤。
水相反应溶液可以包括水、极性有机化合物的水溶液、钠盐的水溶液或者其两种或更多种
的混合物。优选地,对于水相反应溶液,可以使用水,或者可以考虑水和极性有机化合物的
水溶液的混合物,或者水和钠盐的水溶液的混合物。
醛、过氧化物和环氧化物组成的组中的一种或者多种。
或者95%至99.9%。
二异辛基醚等等;其二醚;C4‑10二烷基环醚;或者其两种或者更多种的混合物。
乙基己基酯、硝酸异戊酯等等;或者其两种或更多种的混合物。
烯换算的重均分子量的过程期间,可以使用习知的分析仪器、检测器和分析柱,例如折射率
检测器,并且可以应用通常应用的温度条件、溶剂和流动速率。作为测量条件的具体示例,
可以考虑30℃的温度、氯仿溶剂和1ml/min的流动速率。
二醇单烷基醚的溶剂用于指代亚烷基二醇单烷基醚及其衍生物,并且具体地,基于亚烷基
二醇单烷基醚的溶剂可以包括选自由亚烷基二醇单烷基醚、二亚烷基二醇单烷基醚、三亚
烷基二醇单烷基醚及其酯化物组成的组中的一种或者几种。即,基于亚烷基二醇单烷基醚
的溶剂可以包括亚烷基二醇单烷基醚、二亚烷基二醇单烷基醚、三亚烷基二醇单烷基醚、亚
烷基二醇单烷基醚酯、二亚烷基二醇单烷基醚酯、三亚烷基二醇单烷基醚酯或者其两种或
更多种的混合物。
酯(EGEEA)、乙二醇单丁醚醋酸酯(EGBEA)、乙二醇单丙醚(EGPE)、乙二醇单苯醚(EGPhE)、乙
二醇单己醚(EGHE)、乙二醇单乙基己基醚等等。
(DGEEA)、二乙二醇单丁醚(DGBE)、二乙二醇单丁醚醋酸酯(DGBEA)、二乙二醇单丙醚
(DGPE)、二乙二醇单己醚(DGHE)等等。
醚(TGPE)等等。
剂的体积比可以为0.5至1或者0.6至1。水相反应溶液与基于亚烷基二醇单烷基醚的溶剂的
体积比是指通过用水相反应溶液的体积除以基于亚烷基二醇单烷基醚的溶剂的体积所获
得的值。当在以上所述的反应物引入条件下进行反应时,可以使得反应物的损失最小化,并
且可以抑制副反应,从而实现高反应效率。
溶剂在40℃至150℃的温度下进行反应的步骤可以在40℃至150℃、45℃至130℃、50℃至
120℃、50℃至90℃、60℃至90℃或者80℃至90℃的温度条件下进行。当在以上所述的温度
条件下进行反应时,可以使得反应物的损失最小化,并且可以抑制副反应,从而获得高反应
效率。
剂放置在低于40℃的温度下,例如,在20℃至30℃的室温下,则水相反应溶液和基于亚烷基
二醇单烷基醚的溶剂会通过简单的物理混合形成混合溶液,并且难以进行取代反应,其中,
诸如‑O‑、‑OH‑、‑OOH‑等的化学键形成于基于亚烷基二醇单烷基醚的溶剂中。
的溶剂在高于150℃的高温下反应,则反应物(即,水相反应溶液或者基于亚烷基二醇单烷
基醚的溶剂)的蒸发和损失的量会过度地增加,从而降低反应效率。使选自由水、极性有机
化合物的水溶液和钠盐的水溶液组成的组中的一种或者多种水相反应溶液和重均分子量
为50g/mol至250g/mol的基于亚烷基二醇单烷基醚的溶剂在40℃至150℃的温度下进行反
应的步骤,如果需要的话,可以在选自由氧气、二氧化碳和一氧化碳组成的组中的一种或者
多种气体的气氛下进行。当在以上所述的气体气氛下进行反应时,可以形成氧化反应条件,
以实现高反应效率。
的溶剂在40℃至150℃的温度下进行反应的步骤中,由于水相反应溶液与基于亚烷基二醇
单烷基醚的溶剂之间的化学反应,会发生相分离。在本文中,如果需要的话,可以进一步包
括将反应产物中的上层液体和下层液体之中的上层液体分离的步骤。在分离步骤中,作为
上层液体和下层液体的分离方法的示例,可以考虑使用分液漏斗。
层液体,并且将具有较低密度并且位于界面的上部分的液体区分为上层液体。
分的一部分键合的水相反应溶液。
的溶剂在40℃至150℃的温度下进行反应的步骤之后,可以进一步包括向反应产物加入非
极性有机溶剂的步骤。
烯等等,并且优选地,可以使用甲苯。对于甲苯,可以使用但不限于纯度为99%或者更高的
甲苯或者市场可买到的工业甲苯(含有25%的苯)。
和下层液体之中的上层液体分离的步骤。在分离步骤中,作为上层液体和下层液体的分离
方法的示例,可以考虑分液漏斗。
液体,并且可以将具有较低密度并且位于界面的上部分的液体区分为上层液体。
(20℃)的步骤,相分离可以发展至反应产物中的上层液体和下层液体中。此外,根据一个实
施例的用于制备燃料添加剂的方法,在使选自由水、极性有机化合物的水溶液和钠盐的水
溶液组成的组中的一种或者多种水相反应溶液和重均分子量为50g/mol至250g/mol的基于
亚烷基二醇单烷基醚的溶剂在40℃至150℃的温度下进行反应的步骤之后,可以进一步包
括对反应产物进行热处理以去除低沸点杂质的步骤。
物的步骤。
制备方法所获得的燃料添加剂加入汽油燃料、柴油燃料、船用油和航空用油时,可以减少废
气和颗粒物,并且可以提高燃料效率。另外,由于由一个实施例的燃料添加剂的制备方法所
获得的燃料添加剂具有疏水性,在含有其的燃料中,不会产生或几乎不产生由水分而导致
的相分离,从而使得燃料能够通过管道运输。
油、奥里乳油、汽油、柴油、煤油、重油(bunker oil)、航空汽油、喷气燃料或者其混合物。
的试剂、扩散剂和热稳定剂组成的组。也就是说,添加剂可以包括防冻剂、防静电剂、防腐
剂、抗氧化剂、润滑剂、用于提高辛烷值的试剂、用于提高十六烷值的试剂、用于提高流动性
的试剂、扩散剂、热稳定剂或者其混合物。
间稀释,而无需使用表面活性剂,并且甚至无需用均质器来分散水,并且该燃料添加剂可以
提高燃烧效率,并且减少燃烧后排放的废气和颗粒物(PM)。
具体实施方式
在75℃至85℃保持30分钟,使用分离氧气和氮气的家用氧气浓缩器(型号:EYVENZ3M),用软
管仅将氧气供应至烧杯的液体中20分钟,以与氧气进行反应,并且将剩余的液体用作燃料
添加剂。
上,并且同时用磁棒以400rpm搅拌5分钟,使用分离氧气和氮气的家用氧气浓缩器(型号:
EYVENZ3M),用软管仅将氧气供应至烧杯的液体中20分钟,以与氧气进行反应,接着静置
(leave)1小时。此例中,整个液体是透明的而没有相分离。
磁棒以400rpm进行混合,并且在热反应期间,反应溶液在62℃下转变为奶油色,并且在这一
状态下,关闭热板并且静置热板。
量被蒸发了。由此进行了分离为上层液体和下层液体的第一分离步骤。
将它放在热板上,升高液体的温度,并且在将液体的温度保持在70℃的同时,将它静置12个
小时,从而进行热蒸馏处理,并且结果是在20℃,剩余液体的量为约500ml,将其用作燃料添
加剂。
板上,并且升高温度。从室温至40℃,液体是透明的并且没有相分离。随着液体的温度超过
44℃,开始在下部分产生气泡。在约50℃的液体温度下,气泡被散布并且整个液体变得混
浊。在60℃的液体温度下,约25ml的水被透明地沉淀在底部,并且上部液体是混浊的。当将
它从热板取下并且静置它时,在烧杯的底部,沉淀物增加至约30ml。当再次将烧杯放在热板
上并且升高温度时,在约70℃下,在底部产生约50ml的沉淀物。在约79℃的液体温度下,混
浊的上层液体变得透明,并且在下层,透明沉淀物增加至约50ml。透明的上层液体(即,丁基
溶纤剂(BC;乙二醇单丁醚))的量为约150ml。
并且下层液体增加至80ml。当用移液管加入20ml甲苯至50ml的总和时,下层液体为透明的
并且上层液体为混浊的,并且当温度升高至70℃时,混浊的上层液体变得透明,并且下层液
体增加至85ml。当在70℃的液体温度下,用移液管进一步加入20ml的甲苯时,上层液体立即
变得混浊,但是随着液体的温度再次变为70℃,整个液体变得透明,并且下层液体被保持在
约85ml而没有一点变化。即使在整个液体的温度为70℃下进一步加入30ml的甲苯,下层液
体仍被保持在85ml而几乎没有变化。
冷凝物,用乙烯基包装包裹500ml烧杯的顶部使其密封并且保暖,将所述烧杯放置在热板
上,并且在升高温度的同时,将含有冷水的圆底玻璃烧瓶放置在乙烯基的顶部,以使得在所
述烧杯中蒸发的气体可以与冷水接触,并且被容易地冷凝和收集于悬置在内部的200ml烧
杯中。之后,将热板设置在120℃6个小时,并且当将含有液体的500ml烧杯放置在热板上并
且静置它时,500ml烧杯中含有的液体变成195ml,并且在悬置于中部的200ml烧杯中,收集
了约15ml的冷凝物。此处,将500ml烧杯中所含的液体用作燃料添加剂。
中,将200ml烧杯悬空于500ml烧杯的中部中,所述烧杯的顶部用乙烯基包装密封,将所述烧
杯放在热板上,将含有冷水的圆底玻璃烧瓶放在所述烧杯的顶部上,以使得所述烧杯中蒸
发的气体可以与冷水接触,并且被容易地冷凝,并且因此收集在悬置于内部的200ml烧杯
中。将热板开启并且设置在110℃6个小时,并且静置热板。在5个小时之后液体的温度是70
℃,并且收集了0.5ml的冷凝物。
20ml的冷凝物。此例中,将500ml烧杯中的15ml液体倒入至另一烧杯中,并且当用移液管滴
加冷水以证明疏水性时,一滴一滴地滴加冷水并且在烧杯的底部进行收集,但是一部分水
似乎被稀释于所述液体中。再次将烧杯放在热板上,将热板开启并且设置在125℃8个小时,
并且静置热板,以用于热蒸馏,并且在所述烧杯内部的200ml烧杯中,收集了35ml的冷凝物。
当将3ml的冷凝物加入30ml的柴油,以便确认35ml冷凝物的性质时,它被透明地稀释,并且
其一部分一滴一滴地沉淀在底部,然后被透明地稀释在液体中。
气通过玻璃管供应至包含在PET中的液体中30分钟,以与氧气反应,然后加入26ml的液体石
蜡以制备本发明的燃料添加剂。
其中,将温度和时间设置为120℃和60h,密封烧杯的侧壁,同时用磁棒以480rpm搅拌,将
500ml烧杯悬置,以使得冷凝物可以被收集于5升的烧杯中,用乙烯基包装包裹烧杯的顶部,
并且将含有水的圆底烧瓶放在密封的乙烯基上,以使得烧杯中蒸发的气体可以与冷水接
触,并且被容易地收集,并且因此被收集在悬置于内部的500ml烧杯中。
板开启并且设置在120℃36个小时,并且静置热板,同时用磁棒以150rmp进行搅拌。
时,将5升烧杯中所含有的液体用作燃料添加剂。
nSiO2‑xH2O)溶解于3500ml水中),并且使用配备有搅拌叶轮的4500rpm手钻电机将它们混合
4小时,接着关闭盖子以进行密封,并且静置它。
了第一分离步骤。
水以将反应溶液的温度升高至50℃,并且用配备有搅拌叶轮的4500rpm手钻将它们混合20
分钟,接着关闭15升塑料容器的盖子,并且将它静置12个小时。
拌,放置水银温度计以确定液体的温度,将热板打开并且设置为120℃12个小时,静置热板,
然后关闭热板,并且反应溶液的量变为约1500ml。
小并且晴朗的天,用燃料完全填满车辆,并且车辆行驶超过100km,然后在第二天用安装在
车辆仪表板上的燃料效率仪表测量燃料效率。
对比例1 18.2km/L 18.8km/L 18.5km/L
效率,因此,在像实施例2那样添加燃料添加剂的情况下,会获得燃料效率改善了12.7%的
效果。
测量测试,并且结果显示于下列表2中。
CO量更少。
料效率测试,并且结果显示于下列表3中。
对比例2 0.022 1.792 0.90 14.18
实施例3 0.021 1.837 0.57 14.86
变化率 ‑4.3% 2.5% ‑36.4% 4.8%
对比例2 0.022 1.792 0.90 14.18
实施例4 0.017 0.919 0.43 15.23
变化率 ‑23.2 ‑48.7 ‑51.9 7.4
与对比例2相比,HC、NOx和废气排放改善了约25%~50%,并且燃料效率提高了约7%。
式与在美国使用的FTP‑75模式相同,并且被用来复制实际行驶方式,同时等同地连接市区
的早高峰时间和拥挤区域、在办公室内运行和在办公室外运行的高速区域等等。
率测试,并且结果显示于下列表4至6中。
对比例2 0.025 0.000 1.237 0.74 15.12
实施例3 0.029 0.009 1.694 0.78 15.48
变化率 14.4% ‑ 36.9% 4.5% 2.3%
对比例2 0.025 0.000 1.237 0.74 15.12
实施例4 0.023 0.033 0.701 0.36 15.89
变化率 ‑7.7% ‑ ‑43.3% ‑51.9% 5.1%
实施例3 0.016 0.013 1.968 0.73 14.37
变化率 6.1% 70.7% ‑2.4% ‑40.2% 5.8%
对比例2 0.015 0.007 2.016 1.21 13.58
实施例4 0.013 0.156 0.974 0.63 14.38
变化率 ‑15.6% 2025.7% ‑51.7% ‑48.2% 5.9%
对比例2 0.034 0.076 1.790 0.43 14.70
实施例3 0.026 0.007 1.698 0.13 15.40
变化率 ‑23.7% ‑90.2% ‑5.2% ‑69.6% 4.7%
对比例2 0.034 0.076 1.790 0.43 14.70
实施例4 0.021 0.001 0.981 0.12 16.56
变化率 ‑38.5% ‑98.4% ‑45.2% ‑71.3% 12.7%
驾驶条件和空转驾驶条件下生成的数据进行分类和分析。首先,在加速驾驶条件下的结果
显示于下列表7中。
改善了13~15%。HC趋向于在高速下减少,并且不论什么速度,NOx趋向于同样地降低约
40%。
~40%。
对比例2 0.299
实施例3 0.285
实施例4 0.266
而没有相分离,但是在样本2和样本3中,当将6ml和9ml燃料添加剂加入至20ml汽油并且加
入0.5ml水时,在20分钟后没有变化,但是在5天之后,沉淀物变得透明并且产生了相分离。
生了相分离,但是在5天之后,沉淀物为3ml、6ml和8ml并且发生了大量相分离。
地稀释。