一种适用于液态燃料的添加剂
阅读说明：本技术 一种适用于液态燃料的添加剂 (Additive suitable for liquid fuel ) 是由 王趁义 于 2020-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种适用于液态燃料的添加剂,该添加剂由100重量份的高级脂肪单醇及1-100重量份的含碳数量为20-40的酯化合物组成。本发明的添加剂可节省燃油消耗6-12%、提高发动机功率3-6%、提高柴油十六烷值2-3、降低一氧化碳排放30-50%、降低二氧化碳排放6-12%、降低碳氢排放30-50%、降低氮氧化物10-20%、降低PM颗粒物及烟度排放50-75%。(The invention relates to an additive suitable for liquid fuel, which consists of 100 parts by weight of higher aliphatic mono-alcohol and 1-100 parts by weight of ester compound containing 20-40 carbon atoms. The additive can save fuel consumption by 6-12%, improve the power of an engine by 3-6%, improve the cetane number of diesel oil by 2-3, reduce the emission of carbon monoxide by 30-50%, reduce the emission of carbon dioxide by 6-12%, reduce the emission of hydrocarbon by 30-50%, reduce nitrogen oxides by 10-20% and reduce PM particles and smoke emission by 50-75%.)
技术领域
本发明涉及一种适用于液态燃料的添加剂。
背景技术
随着我国经济的持续发展和人口的增长，对石油资源的需求也日益加速。但当今世界石油资源危机和环境污染日益严重，节能和减排已成为全球性的重要课题。以石油系燃料为能源的内燃机当前正面临着来自于节约能源和满足日益苛刻的排放要求的巨大挑战。为提高燃油品质及其燃烧性能，达到节能减排的最终目的，除了依靠提高燃油加工工艺和技术水平外，在燃油中添加节能添加剂可以起到催化助燃作用，加快燃烧速度，使燃油燃烧能尽量完全释放，提高燃油利用率，从而降低油耗，减少污染物排放。使用添加剂不用改变发动机结构或增加其他设备装置，因此被认为是一种降低排放和提高经济性的最佳方法。
此外，汽油具有很强的挥发性，汽油车污染物中有燃料蒸发排放物，其组分是碳氢化合物(HC)，不仅有着较为刺鼻的气味，而且容易在喷油嘴等部位产生积碳，会使喷油不畅，燃油雾化质量下降，导致燃油进入燃烧室后，难以完全燃烧，造成发动机启动困难，怠速不稳，以及油耗加大，尾气排放恶化，尤其温度较低的环境中更为明显。因此需要提供一种可以具有低油耗、减少尾气排放物污染，以及能够促进燃油充分燃烧的综合性能优异的添加剂。
目前世界各国都在研究新型助燃节能添加剂，而且已研究出多种节能助燃产品，由于种类、成分不同，功能和效果也不尽相同，但总的目标都是促进燃料完全燃烧。根据添加剂催化燃烧后的产物的不同，一般将其分为两类：一类是含金属或固体非金属氧化物的有灰型添加剂，一类是含纯有机物的无灰型添加剂。有灰型助燃剂根据其金属特性，又可分为以下几类：碱金属盐（无机盐，有机盐）碱土金属盐(无机盐，有机盐），氧化物；过渡金属盐，氧化物；稀土金属盐，氧化物；贵金属及其有机配合物；无灰型节能助燃剂不含金属，主要是以含氧、含氮的羟基、胺基、羰基、羧基以及醚键和酯键等官能团的芳香族、脂肪族、聚合物等取代的单一有机物或多功能复合有机物组成。两类添加剂都有其各自的优点，其中无灰型节能助燃剂最大特点是燃烧后不产生灰分，不存在二次污染问题的优点，但是其助燃功效不如有灰型助燃剂效果好，但是有灰型助燃剂虽然效果好，但是其容易产生灰分，容易造成二次污染。因此目前，需要研究出一种具有不仅具有高效助燃效果，还不会容易产生二次污染的安全节能环保的添加剂。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供了一种适用于液态燃料的添加剂,所述添加剂由100重量份的高级脂肪单醇及1-100重量份的含碳数量为20-40的酯化合物组成。
所述高级脂肪单醇选自正辛醇、2-乙基己醇、正壬醇、正癸醇、正癸醇、十三烷醇、月桂醇、十四烷醇、十五烷醇、硬脂醇、山萮醇、肉豆蔻醇、油醇、十六烷醇、十六烯醇、亚油醇、鲸蜡醇、十八烷醇、硬化菜籽油醇、霍霍巴醇、鲨肝醇、2-癸基十四烷醇、羊毛脂醇、胆甾醇、植物甾醇、己基十二烷醇、异硬脂醇、辛基十二烷醇、瓢儿菜醇、蓖麻油醇中的一种或几种。
所述添加剂还包括5-30重量份的多元醇。
所述高级脂肪单醇与多元醇的质量比为1：0.1-0.2。
所述含碳数量为20-40的酯化合物选自十三烷醇肉豆蔻酸酯、辛基肉豆蔻酸酯、十六碳烷基十四烷酸酯、异硬脂醇山嵛酸酯、甘油山嵛酸酯、硬脂醇山嵛酸酯、山嵛醇异硬脂酸酯、羊毛脂醇山嵛酸酯、胆甾醇山嵛酸酯、植物甾醇山嵛酸酯、己基十二烷醇山嵛酸酯、异硬脂醇山嵛酸酯、辛基十二烷醇山嵛酸酯、异辛基十二烷醇山嵛酸酯、辛酸十六醇酯、异辛酸十六醇酯、辛酸异十六醇酯、辛酸十八醇酯、异辛酸十八醇酯、辛酸异十八醇酯、硬脂酸十三醇酯、异硬脂酸十三醇酯、硬脂酸异十三醇酯、棕榈酸二十二烷基酯、异棕榈酸二十二烷基酯、棕榈酸异二十二烷基酯、十四酸十四烷基酯、葵酸十四酯、葵酸葵酯、葵酸异葵酯中的一种或几种。
一种适用于液态燃料的添加剂的制备方法，包括以下步骤：
将100重量份的高级脂肪单醇及1-100重量份的含碳数量为20-40的酯化合物混合，在60-80摄氏度的密封容器内搅拌反应1-5小时后，过滤去除杂质得到适用于液态燃料的添加剂。
一般内燃机车发动机传统经典燃烧理论中，燃油雾化是一道很重要的程序，根据“单位体积越小＝相对表面积越大”的道理，要想燃料在发动机的气缸里快速燃烧与充分燃烧，给发动机所供应的燃油都必须是颗粒度很小的油雾。燃油在燃烧时，首先要将燃油由液态汽化成气体，然后与空气中的氧气混合，形成可燃混合气，进行燃烧，燃油由液态汽化成汽态的常规过程被我们称其为第一次雾化过程，通常燃油设备在设计时，设计师会精心考虑这一问题，往往通过各种手段，如喷嘴设计、回流加热设计等，使第一次雾化过程进行得充分，只有燃油雾化达到规定的颗粒度标准，才能使燃油燃烧得完全充分。客观地讲，如果燃油雾化充分，即使加入任何添加剂都不会产生节油效果，因为燃油已经充分燃烧了。
然而，任何燃油设备包括汽车，都不可能永远是崭新的，经过长期使用以后，燃油系统中的部件会被磨损，尤其是喷嘴、气门等处。这时其燃油一次雾化效果就无法满足最初设计时规定的标准，燃油就会产生燃烧不完全的现象，油耗就会明显上升，排放变差。
本发明醇类化合物配合介孔材料，酸与醇进行一定程度的酯化，醇类化合物在介孔材料表面大量吸附，在高温下，醇类化合物迅速挥发，从而形成高温粒子，进而撞击大的油滴，产生微爆作用，生成粒度更细小的燃油颗粒，形成二次雾化作用，最终使超过雾化标准的大颗粒油滴二次雾化成符合设计标准的油滴，在燃烧过程中产生全面微爆而充分燃烧，提高了燃油在缺氧或设备老化时的燃烧效率。
本发明的添加剂可节省燃油消耗6-12%，可降低柴油尾气烟度50-75%，可降低所有发动机尾气PM50-75%，可降低所有发动机尾气HC排放30-50%，可降低所有发动机尾气CO排放30-50%。
参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。
一种适用于液态燃料的添加剂,所述添加剂由100重量份的高级脂肪单醇及1-100重量份的含碳数量为20-40的酯化合物组成。
所述高级脂肪单醇选自
正辛醇、2-乙基己醇、正壬醇、正癸醇、正癸醇、十三烷醇、月桂醇、十四烷醇、十五烷醇、硬脂醇、山萮醇、肉豆蔻醇、油醇、十六烷醇、十六烯醇、亚油醇、鲸蜡醇、十八烷醇、硬化菜籽油醇、霍霍巴醇、鲨肝醇、2-癸基十四烷醇、羊毛脂醇、胆甾醇、植物甾醇、己基十二烷醇、异硬脂醇、辛基十二烷醇、瓢儿菜醇、蓖麻油醇等类似醇类物质中的一种或几种。
所述添加剂还包括5-30重量份的多元醇。
所述高级脂肪单醇与多元醇的质量比为1：0.1-0.2。
所述多元醇选自甘油、三羟甲基丙烷、二甘油、甲基葡糖苷、丙三醇、2-甲基丙烷-1,2,3-三醇、1,2,6-己三醇、季戊四醇中的一种或几种。
所述含碳数量为20-40的酯化合物选自十三烷醇肉豆蔻酸酯、辛基肉豆蔻酸酯、十六碳烷基十四烷酸酯、异硬脂醇山嵛酸酯、甘油山嵛酸酯、硬脂醇山嵛酸酯、山嵛醇异硬脂酸酯、羊毛脂醇山嵛酸酯、胆甾醇山嵛酸酯、植物甾醇山嵛酸酯、己基十二烷醇山嵛酸酯、异硬脂醇山嵛酸酯、辛基十二烷醇山嵛酸酯、异辛基十二烷醇山嵛酸酯、辛酸十六醇酯、异辛酸十六醇酯、辛酸异十六醇酯、辛酸十八醇酯、异辛酸十八醇酯、辛酸异十八醇酯、硬脂酸十三醇酯、异硬脂酸十三醇酯、硬脂酸异十三醇酯、棕榈酸二十二烷基酯、异棕榈酸二十二烷基酯、棕榈酸异二十二烷基酯、十四酸十四烷基酯、葵酸十四酯、葵酸葵酯、葵酸异葵酯中的一种或几种。
实施例1
添加剂组成：100重量份的十六烷醇、20重量份的十六碳烷基十四烷酸酯。在脱水剂的存在下、在70摄氏度的密封容器内反应2小时后，过滤去除杂质得到适用于液态燃料的添加剂。
实施例2
添加剂组成：100重量份的十六烷醇、20重量份的甘油山嵛酸酯。在脱水剂的存在下、在70摄氏度的密封容器内反应2小时后，过滤去除杂质得到适用于液态燃料的添加剂。
实施例3
添加剂组成：100重量份的十六烷醇、10重量份三羟甲基丙烷、20重量份的硬脂醇山嵛酸酯。在脱水剂的存在下、在70摄氏度的密封容器内反应2小时后，过滤去除杂质得到适用于液态燃料的添加剂。
对比例1
添加剂组成：100重量份的十六烷醇、20重量份的硬脂酸甲酯。在脱水剂的存在下、在70摄氏度的密封容器内反应2小时后，过滤去除杂质得到适用于液态燃料的添加剂。
对比例2
添加剂组成：120重量份的十六烷醇。在脱水剂的存在下、在70摄氏度的密封容器内反应2小时后，过滤去除杂质得到适用于液态燃料的添加剂。
汽油性能测试
1、道路行车油耗实验
对实施例所制备的添加剂进行节油效果验证。为了保证行车试验结果的普遍性，试验使用大众桑塔纳92号汽油车为试验车辆，经常跑相同路段的车型，多次，添加添加剂用量与汽油体积比例分别为1：28000、1：30000、1：32000；按GB/T14951-2007《汽车节油技术评定方法》计算节油率；并按照GB/T 6072.1测得发动机功率；节油率测试和发动机功率测试结果如表1所示：
表1 不同比例添加剂用量的车辆节油率、功率提升测试结果
2、尾气排放测试实验：
本发明添加剂还在上述大众桑塔纳92号汽油车辆上进行了尾气排放检测试验。车辆依次使用本发明的实施例所制备的添加剂进行试验，添加添加剂用量与汽油体积比例分别为1：28000、1：30000、1：32000；每次测试在车辆行驶50公里后排放稳定的情况下，用尾气检测仪对尾气进行检测；测试结果如表2所示，测试方法：CO、HC、NOx的测试方法为GB18285。
表2 试验车辆的CO、HC降低率排放测试实验测试结果
柴油性能测试
1、道路行车油耗实验
对实施例所制备的添加剂进行节油效果验证。为了保证行车试验结果的普遍性，试验使用大众桑塔纳为试验车辆，经常跑相同路段的车型，多次，添加添加剂用量与柴油体积比例分别为1：26000、1：28000、1：30000；按GB/T14951-2007《汽车节油技术评定方法》计算节油率；按照EN ISO 5165方法测得柴油的十六烷值，并按照GB/T 6072.1测得发动机功率。
节油率测试和十六烷值测试结果如表1所示：
表1 不同比例添加剂用量车辆的节油率、发动机功率以及十六烷值测试结果
2、尾气排放测试实验：
本发明添加剂在上述大众桑塔纳车辆上进行了尾气排放检测试验。车辆依次使用本发明的实施例所制备的添加剂进行试验，添加添加剂用量与柴油体积比例分别为1：26000、1：28000、1：30000；每次测试在车辆行驶50公里后排放稳定的情况下，用尾气检测仪对尾气进行检测，检测试验车辆的CO、HC、烟度值、PM的排放降低率；用全自动烟度计测量车辆尾气烟度；并计算降低率，测试结果如表2、表3所示。
测试方法：CO、HC测试方法为GB18285，烟度值测试方法为GB/T9487，PM测试方法为GB/T17691。
表2 试验车辆的CO、HC降低率排放测试结果
表3 试验车辆的颗粒物PM和烟度降低率测试结果
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这中叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
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