CN103952194B - 作为车用掺烧燃料的二甲氧基甲烷组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车用掺烧燃料的二甲氧基甲烷组合物，它包括重量份组成为88-95份的二甲氧基甲烷（DMM），5-8份叔戊基甲基醚（TAME）及2-5份功能性添加剂；其中功能性添加剂包括以下重量份组成的原料：聚异丁烯基丁二酰亚胺50-65份，脂肪酸30-40份，二氧化铈5-10份。本发明二甲氧基甲烷组合物，其作为车用掺烧燃料使用，可以节约汽油的使用量，提高燃油的热利用率，降低汽车尾气中有害气体的排放，并且解决了二甲氧基甲烷单独作为掺烧燃料使用时所存在的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及一种车用掺烧燃料，特别涉及一种二甲氧基甲烷组合物。
背景技术
为了解决汽车尾气中有害气体的排放，改进车用油品的质量是目前最有效的方法。迄今为止，改进汽车油品质量主要有两种途径，一种是通过炼油提高油品质量，一种是通过加入掺烧燃料或添加剂而改进燃油的品质。
在汽车燃油中加入掺烧燃料是大幅度改进燃油质量，减少尾气中有害气体排放最有效的途径。目前掺烧燃料使用较多的是醇类燃料和醚类燃料。醇类燃料包括甲醇、乙醇等，但醇类燃料存在低温分层、遇水分层等缺点，在运输、储存、使用上有大量困难，因此醚类燃料得到了广泛的关注。
二甲醚率先开启了醚类掺烧燃料的应用先河，但由于常温常压下是气态而遇到了难以应用的瓶颈。二甲氧基甲烷，别名甲撑二甲醚、二甲醇缩甲醛、甲缩醛等，属于醚类异构体，在常温常压下以液态存在，因其以碳氧键存在而无碳碳键具备了醚类物质中最高效的燃耗特性，具备优良的燃油掺烧燃料性质。
但二甲氧基甲烷的辛烷值低于90，其作为车用汽油掺烧燃料使用存在达不到车用汽油辛烷值标准的问题。比如专利号为ZL200810045958.7的中国专利就公开了一种二甲氧基甲烷汽油，它由二甲氧基甲烷、苯、甲苯、二甲苯和汽油组成，其中将二甲氧基甲烷作为掺烧燃料使用，节约了汽油。虽然该专利通过加入苯、甲苯、二甲苯等芳烃物质解决了二甲氧基甲烷辛烷值低的问题，但是,苯是一种对人体有毒害的物质，车用汽油国家标准对其含量有严格的限制，要求其质量分数不大于1.0%。芳烃虽然是辛烷值的主要贡献者，但芳烃也可增加发动机进气系统和燃烧室沉积物的形成，并促使CO、HC排放量增加，尤其是增加苯的排放，因此车用汽油国家标准对其也进行了控制。总之，苯、甲苯、二甲苯等为油品质量中限制加入的物质，因此得不到广泛的应用。
发明内容
本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种二甲氧基甲烷组合物，其作为车用掺烧燃料使用，可以节约汽油的使用量，提高燃油的热利用率，降低汽车尾气中有害气体的排放，并且解决了二甲氧基甲烷单独作为掺烧燃料使用时所存在的缺点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：
一种作为车用掺烧燃料的二甲氧基甲烷组合物，包括以下重量份组成的原料：二甲氧基甲烷（DMM）88-95份，叔戊基甲基醚（TAME）5-8份，功能性添加剂2-5份；其中功能性添加剂包括以下重量份组成的原料：聚异丁烯基丁二酰亚胺50-65份，脂肪酸30-40份，二氧化铈5-10份。
优选的是，本发明二甲氧基甲烷组合物包括以下重量份组成的原料：二甲氧基甲烷（DMM）90份，叔戊基甲基醚（TAME）5份，功能性添加剂5份；其中功能性添加剂包括以下重量份组成的原料：聚异丁烯基丁二酰亚胺55份，脂肪酸35份，二氧化铈10份。
进一步的，为了提高本发明组合物的产品质量，减少杂质的加入，上述DMM中二甲氧基甲烷含量≥99%，甲醇含量≤0.5%；上述TAME中叔戊基甲基醚含量≥99%。
所述功能性添加剂中二氧化铈的平均粒径≤0.8μm，可以保证二氧化铈颗粒在溶剂中悬浮形成悬浮液，从而使二氧化铈的催化活性更高。
本发明人经过多次实验发现，二甲氧基甲烷虽然具有高效的燃耗特性，但其作为汽油掺烧燃料使用存在以下缺点：（1）二甲氧基甲烷的辛烷值低于90，达不到汽油燃料辛烷值标准；（2）二甲氧基甲烷的沸点较低，导致其饱和蒸汽压较高，若直接使用易产生气阻影响发动机的正常供油；（3）二甲氧基甲烷的含氧量较高，导致燃烧时易出现局部高温而增加氮氧化合物的排放。因此本发明人通过加入一定比例的改性剂和功能性添加剂来解决上述问题。
叔戊基甲基醚（TAME）具有较高的沸点和辛烷值，并且与二甲氧基甲烷同属醚类物质，其作为改性剂加入进二甲氧基甲烷中可以同时解决二甲氧基甲烷沸点低而引起饱和蒸汽压高的问题以及因辛烷值较低而出现抗爆性较差的问题。但是TAME的加入量也是有一定限制，发明人通过多次实验确定TAME的加入量在5-8重量份为宜，尤以5重量份为最佳，若TAME的分量过低，则辛烷值达不到要求，而TAME的分量过高，由于其本身热值比汽油低，会影响发动机的性能，同时，也会增加汽车排放物中氮氧化合物的排放。
同时考虑到二甲氧基甲烷含氧量较高，本发明在其中加入二氧化铈颗粒。二氧化铈与聚异丁烯基丁二酰亚胺和脂肪酸形成功能性添加剂，二氧化铈在溶剂中以悬浮状态存在，形成悬浮液，使其在内燃机的燃烧过程中通过换氧催化形成均匀燃烧从而避免局部高温，从而使氮氧化合物的排放下降。并且聚异丁烯基丁二酰亚胺为具有较强分散功能的清洁剂，脂肪酸为抗溶胀剂，二者组合对积碳有溶解能力的作用，因此功能性添加剂的加入可以防止输油系统中管道由于积碳发生堵塞，并且二氧化铈还可降低氮氧化合物的排放量。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明克服了二甲氧基甲烷沸点较低，导致饱和蒸汽压较高的困难，使车用掺烧燃料二甲氧基甲烷掺入汽油组份中后能使内燃机正常运行。
2、本发明的二甲氧基甲烷组合物比车用掺烧醇类燃料（甲醇、乙醇）有更强的互溶性，遇水抗分离性以及抗低温分离性。
3、本发明克服了含氧掺烧燃料因其对积碳的不完全溶解导致油路堵塞的推广使用瓶颈，使本发明作为掺烧燃料的二甲氧基甲烷汽油能够迅速进入市场。
4、本发明掺烧燃料掺入汽油组份后，大大提高了汽油组份的热利用率，同时也大大降低了汽车尾气中的有害气体排放。
5、本发明掺烧燃料的主要原料二甲氧基甲烷生产成本很低，大大提高了二甲氧基甲烷汽油的性价比。
6、由于TAME可提高辛烷值，不需要加入旨在提高辛烷值的芳烃组份，所以本发明避免了苯、甲苯、二甲苯等影响油品质量物质的加入。
具体实施方式
为了更加清楚的理解本发明的目的、技术方案及有益效果，下面对本发明做进一步的说明，但并不将本发明的保护范围限定在以下实施例中。
以下实施例所用的原料：
（1）DMM：纯度为99%以上，甲醇含量低于0.5%；
（2）TAME：燃料级，纯度为99%以上；
（3）聚异丁烯基丁二酰亚胺：工业级，纯度在99%以上；
（4）脂肪酸：工业级，纯度在99%以上；
（5）二氧化铈粉体：纯度在99%以上，平均粒径≤0.8μm。
实施例1：
一、制备功能性添加剂：在常温常压下，取聚异丁烯基丁二酰亚胺5kg、脂肪酸3kg、二氧化铈0.5kg加入罐体内搅动混合均匀；
二、常温常压下，将二甲氧基甲烷（DMM）88kg、叔戊基甲基醚（TAME）5kg加入罐体内自然混合均匀得到混合溶液；
三、在混合溶液中加入2kg的功能性添加剂，充分搅拌混合均匀即得本发明二甲氧基甲烷组合物。
实施例2：
一、制备功能性添加剂：在常温常压下，取聚异丁烯基丁二酰亚胺6.5kg、脂肪酸4kg、二氧化铈1kg加入罐体内搅动混合均匀；
二、常温常压下，将二甲氧基甲烷（DMM）95kg、叔戊基甲基醚（TAME）8kg加入罐体内自然混合均匀得到混合溶液；
三、在混合溶液中加入5kg的功能性添加剂，充分搅拌混合均匀即得本发明二甲氧基甲烷组合物。
实施例3：
一、制备功能性添加剂：在常温常压下，取聚异丁烯基丁二酰亚胺5.5kg、脂肪酸3.5kg、二氧化铈1kg加入罐体内搅动混合均匀；
二、常温常压下，将二甲氧基甲烷（DMM）90kg、叔戊基甲基醚（TAME）5kg加入罐体内自然混合均匀得到混合溶液；
三、在混合溶液中加入5kg的功能性添加剂，充分搅拌混合均匀即得本发明二甲氧基甲烷组合物。
将实施例1-3的掺烧燃料以10%-30%的质量比分别加入到93#国标汽油中，与93#国标汽油同时进行燃油消耗、污染物排放等性能检测，具体检测项目见以下所述：
一、整车动力性能比较：
二、燃料消耗量比较：
三、排放污染物测量：
综上，本发明较93#汽油其CO的排放量减少了50%左右，HC的排放量减少了40%左右,NOX的排放量减少了50%左右。
四、标准达标检测：
因此，由以上数据可以证明，本发明掺烧燃料二甲氧基甲烷组合物加入到燃油中后，可以达到燃油标准的规定，使用时整车工作正常，无异常现象。并且加入本发明的掺烧燃料后，整车的动力性能有所提高，燃料消耗量有所下降，排放的污染物含量（CO、HC、NOx）也有所减少。
Claims (5)
1.一种作为车用掺烧燃料的二甲氧基甲烷组合物，其特征在于：由以下重量份原料组成：二甲氧基甲烷（DMM）88-95份，叔戊基甲基醚（TAME）5-8份，功能性添加剂2-5份；
其中功能性添加剂由以下重量份原料组成：聚异丁烯基丁二酰亚胺50-65份，脂肪酸30-40份，二氧化铈5-10份。
2.根据权利要求1所述的一种作为车用掺烧燃料的二甲氧基甲烷组合物，其特征在于：由以下重量份原料组成：二甲氧基甲烷（DMM）90份，叔戊基甲基醚（TAME）5份，功能性添加剂5份；
其中功能性添加剂由以下重量份原料组成：聚异丁烯基丁二酰亚胺55份，脂肪酸35份，二氧化铈10份。
3.根据权利要求1或2所述的一种作为车用掺烧燃料的二甲氧基甲烷组合物，其特征在于：所述二甲氧基甲烷中二甲氧基甲烷质量百分比含量≥99%，甲醇含量≤0.5%。
4.根据权利要求1或2所述的一种作为车用掺烧燃料的二甲氧基甲烷组合物，其特征在于：所述叔戊基甲基醚中叔戊基甲基醚质量百分比含量≥99%。
5.根据权利要求1或2所述的一种作为车用掺烧燃料的二甲氧基甲烷组合物，其特征在于：所述功能性添加剂中二氧化铈的平均粒径≤0.8μm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160511 Termination date: 20190429 |