CN112812873A - 一种m100车用甲醇燃料的纳米助燃增动添加剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动剂及制备方法，该M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动剂由以下重量份的原料制成：助燃剂30～40份，热值增加剂30～40份，催化燃烧剂10～15份，互溶剂5～10份，金属腐蚀抑制抗氧化剂5～10份；本发明对M100甲醇燃料具有明显的助力燃烧、提高热值、增加动力的效果，具有较好的抗腐蚀、抗氧化性能，并对M100甲醇燃料中的胶质、微量金属颗粒物、碳酸氢钠钙等物质具有明显的分散清净作用、清洁喷嘴、畅通燃料供给系统、增加动力输出的优点，而且原材料易生产易采购，制备方法简单，具有较高的实际应用价值。

Description

一种M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动添加剂及制备方法

技术领域

本发明涉及一种汽车内燃机燃料的助燃增动添加剂及制备方法，尤其是一种M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动添加剂及制备方法，属于燃料化工技术领域。

背景技术

甲醇燃料作为只含一个碳原子的新型清洁替代燃料有着明确的国家政策支持，顺应绿色低碳清洁能源的发展潮流，对减少污染物排放打赢蓝天保卫战，扩大内需发展绿色经济，挖掘农村消费潜力，降低我国石油对外依存度，保障国家能源安全均有着特殊的重要意义。特别是甲醇作为一种新型车用清洁替代燃料在汽车内燃机上的应用，具有良好的燃烧性、尾气排放的清洁性和经济性。更重要的是制备甲醇的资源丰富、工艺成熟、成本低廉、储运方便、使用安全，可以大规模替代传统汽油、柴油。符合国家能源政策和国内现代化工产业发展方向，市场前景可期。

2012年工信部颁布《关于开展甲醇汽车试点工作的通知》，先后在陕西、山西、上海、贵州、甘肃等地开展甲醇汽车的试点推广，以吉利汽车、陕西重汽为代表的甲醇燃料内燃机乘用车、商用车经过几年的运营实践检验，整车技术日臻完善，运行情况良好。其车辆内燃机和甲醇燃料的适配基本完美，安全性、尾气排放的清洁性、与汽油、柴油性价比的经济性得到用户的普遍认可和工信部专家组的高度肯定。2019年6月，国家工信部、发改委等八部委专门联合发文，高调鼓励甲醇汽车在山西、陕西、贵州、甘肃大范围推广应用。贵阳市自2012年启动甲醇汽车试点推广以来，累计已有15000多辆甲醇燃料出租车投入运营，甲醇燃料年用量超过20万吨，在甲醇汽车和甲醇燃料行业树立了标杆和示范。

甲醇从一种有机化工产品转变成为车用燃料，在与内燃机的适配性以及生产、储运、使用、尾气排放清洁等方面均表现优异。唯一的不足是由于甲醇自身热值偏低的属性决定了甲醇燃料内燃机与使用汽油、柴油的内燃机输出同样动力时需要靠增加燃料供给量来保证输出功率。而目前运行的点燃式内燃机甲醇车辆与汽油燃料消耗比在1:1.7左右(柴油燃料消耗比在1:2.5以上)，燃料消耗量比较大，推高了甲醇汽车的运行成本，车辆的急加速性能不够理想需要改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动添加剂及制备方法，该添加剂可以优化甲醇燃料喷入气缸瞬间燃烧时的雾化形态，提高甲醇燃料的热值，增加动力输出功率，降低燃料消耗量，并具有清洁喷嘴，畅通燃料供给系统，有效抑制甲醇燃料对储存箱、输送管和内燃机喷嘴、缸筒活塞的腐蚀性，从而克服了现有燃料存在的不足。

为解决甲醇燃料上述存在的不足，本发明采用以下的技术方案：

一种M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动剂，它由以下重量份的原料制成：助燃剂30～40份，热值增加剂30～40份，催化燃烧剂10～15份，互溶剂5～10份，金属腐蚀抑制抗氧化剂5～10份。

上述的M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动添加剂，具体说，所述的助燃剂优选为纳米稀土金属氧化物，包括纳米氧化镍、纳米氧化镧或纳米氧化铈中的任意一种或多种的混合物。

上述的M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动添加剂，作为一种优选，所述的热值增加剂为丙酮、二甲苯、三甲苯中的任意一种或多种的混合物。

上述的M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动添加剂，作为一种优选，所述的催化燃烧剂为环烷酸盐、乙二胺四乙酸、二茂铁中的任意一种或多种的混合物。

上述的M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动添加剂，作为一种优选，所述的互溶剂为乙二醇二甲醚、碳酸二甲酯、异丙醇中的任意一种或多种的混合物。

上述的M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动添加剂，作为一种优选，所述的金属腐蚀抑制抗氧化剂为三乙烯四胺、乙二胺四乙酸、对苯二酚、N，N-二甲基苯胺中的任意一种或多种的混合物。

前述的M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)在不锈钢反应釜的顶部安装搅拌机，在不锈钢反应釜内的底部安装混合器，在不锈钢反应釜的下部安装出口管道、进口管道及阀门，在不锈钢反应釜的下端通过管道连接具有分子破碎功能的剪切泵；

(2)按配方，将原料助燃剂、热值增加剂，催化燃烧剂、互溶剂、金属腐蚀抑制抗氧化剂依次加入不锈钢反应釜内，在常温常压的环境下机械搅拌15～20分钟，使原料物理混合均匀，得到混合溶液；

(3)启动剪切泵，通过剪切泵将不锈钢反应釜内的上述混合溶液抽出循环同时高速运转剪切，并经管道输送至不锈钢容器底部内的混合器进一步进行物理混合，通过剪切泵和混合器的物理作用使溶液分子被破碎后再重新融合成为纳米混合物，剪切泵运行15～20分钟后停机，静置，即得。

有益效果：与现有技术相比，本发明的主要成分包括助燃剂、热值增加剂、催化燃烧剂、互溶剂和金属腐蚀抑制抗氧化剂，这些混合物可以助燃并优化喷入气缸瞬间的雾化形态促进催化燃烧，有效增加甲醇燃料的热值，畅通燃料供给系统，并有效预防喷嘴形成积碳，抑制甲醇燃料对金属的腐蚀性和明显的抗氧化作用，提升内燃机输出功率，增加动力。

其化学反应过程如下：

MO为纳米氧化镍、纳米氧化铈、纳米氧化镧。纳米氧化物的存在可以降低各步反应活化能，使甲醇的氧化反应不停留在中间阶段，直接完全氧化为二氧化碳和水，同时避免了甲醛和一氧化碳等有毒不完全燃烧产物的生成，减少对人和环境的危害。

本发明的助燃剂为包括纳米氧化镍、纳米氧化铈、纳米氧化镧在内的纳米稀土金属氧化物，其助燃能力强，可使甲醇燃料喷入气缸瞬间迅速分解裂变，雾化形态均匀，燃烧充分，有效预防在喷嘴周围形成积碳，抑制积碳的再生，所生成的环烷酸盐和脂肪酸盐作为表面活性剂可有效促进甲醇燃料的燃烧，增加发动机输出功率，有效改进发动机缸体内工作环境，使发动机运行顺畅。本发明加入的催化燃烧剂和热值增加剂可以促进催化燃烧，有效增加甲醇燃料的热值，增加动力输出，提高加速性能。本发明加入的互溶剂和金属腐蚀抑制抗氧化剂可有效减少M100车用甲醇燃料对内燃机的缸筒、活塞、曲轴、燃料输送管、油箱、油泵、以及密封件的腐蚀和氧化。本发明产品原材料广泛，易生产易采购，制备方法成熟，具有较高的实际应用价值。

本发明具有以下优点：(1)可有效提高甲醇燃料喷入气缸瞬间雾化形态，燃烧充分，热效率提高，燃料消耗量减少。(2)可有效提高甲醇燃料的热值，增加动力输出，提高加速性能。(3)具有优良的分散清净性，可有效促进甲醇燃料的充分燃烧，减少污染物排放，防止喷嘴凝结积碳。(4)可有效改进内燃机工作环境，使内燃机在冬季寒冷天气做功正常，使内燃机顺畅运行。(5)具有良好的抗腐蚀性能，防止对内燃机缸体、活塞及油箱、油泵、管道及密封件的腐蚀。(6)具有良好的抗氧化性能，可以延长甲醇燃料的诱导期，一年以上不改变颜色。

本发明产品经过加入到M100车用甲醇燃料中在甲醇出租车(系点燃式内燃机)上的大量使用，甲醇燃料的热值由5400大卡增加到7500大卡，催化燃烧充分完全，动力明显提升，燃料消耗量由1:1.7下降到1:1.3左右，燃料成本降低，驾驶人员普遍认可。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

实施例1：M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动剂，由以下原料：纳米氧化铈30份，二甲苯30份，环烷酸盐15份，乙二醇二甲醚10份，N，N-二甲基苯胺10份，制备而成。

制备方法：首先，在一个顶部装有搅拌机的不锈钢反应釜内的底部装一个小型混合器，在不锈钢反应釜的下部安装出口和进口管道及阀门，经不锈钢反应釜的下端通过管道阀门连接一个具有剪切功能的剪切泵；然后将原料：纳米氧化铈30份，二甲苯30份，环烷酸盐15份，乙二醇二甲醚10份，N，N-二甲基苯胺10份，依次加入不锈钢容器内，在常温常压的环境下机械搅拌15分钟后停机，使原料物理混合均匀，得到溶液；再启动剪切泵，通过剪切泵将不锈钢反应釜中的溶液抽出循环，并经管道输送至不锈钢反应釜内底部的混合器进一步进行物理混合，通过剪切泵和混合器的物理作用使溶液分子融合成为纳米混合物，剪切泵运行20分钟后停机，静置，即制得本发明的M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动添加剂。

实施例2：M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动剂，其原料为：纳米氧化镧30份，三甲苯35份，碳酸二甲酯10份，乙二胺四乙酸10份，三乙烯四胺10份。

制备方法：将原料纳米氧化镧30份，三甲苯35份，碳酸二甲酯10份，乙二胺四乙酸10份，三乙烯四胺10份，依次加入不锈钢反应釜内，在常温常压的环境下启动搅拌机搅拌15分钟后停机，然后启动剪切泵，通过剪切泵将不锈钢反应釜中的溶液抽出循环，并经管道输送至不锈钢反应釜内底部的混合器进一步进行物理混合，通过剪切泵和混合器的物理作用使溶液分子融合成为纳米混合物，剪切泵运行20分钟后停机，静置，即制得本发明的M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动添加剂。

实施例3：M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动剂，原料为：纳米氧化镍或纳米氧化铈、纳米氧化镧的混合物35份、丙酮和三甲苯的混合物30份、环烷酸盐、乙二胺四乙酸的混合物15份、乙二醇二甲醚、碳酸二甲酯、异丙醇的混合物10份、三乙烯四胺、对苯二酚、N，N-二甲基苯胺的混合物10份。

制备方法：将原料纳米氧化镍或纳米氧化铈、纳米氧化镧的混合物35份、丙酮和三甲苯的混合物30份、环烷酸盐、乙二胺四乙酸的混合物15份、乙二醇二甲醚、碳酸二甲酯、异丙醇的混合物10份、三乙烯四胺、对苯二酚、N，N-二甲基苯胺的混合物10份依次加入不锈钢反应釜内，在常温常压的环境下启动搅拌机搅拌15分钟停机，然后启动剪切泵，通过剪切泵将不锈钢反应釜中的溶液抽出循环，并经管道输送至不锈钢反应釜内底部的混合器进一步进行物理混合，通过剪切泵和混合器的物理作用使溶液分子融合成为纳米混合物，剪切泵运行20分钟停机，静置，即制得本发明所述的一种M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动添加剂。

本发明的实施方式不限于上述实施例，在不脱离本发明宗旨的前提下做出的各种变化均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动添加剂，其特征在于：由以下重量份的原料制成：助燃剂30～40份，热值增加剂30～40份，催化燃烧剂10～15份，互溶剂5～10份，金属腐蚀抑制抗氧化剂5～10份。

2.根据权利要求1所述的M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动添加剂，其特征在于：所述的助燃剂为纳米稀土金属氧化物，包括纳米氧化镍、纳米氧化镧或纳米氧化铈中的任意一种或多种的混合物。

3.根据权利要求1所述的M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动添加剂，其特征在于：所述的热值增加剂为丙酮、二甲苯、三甲苯中的任意一种或多种的混合物。

4.根据权利要求1所述的M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动添加剂，其特征在于：所述的催化燃烧剂为环烷酸盐、乙二胺四乙酸、二茂铁中的任意一种或多种的混合物。

5.根据权利要求1所述的M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动添加剂，其特征在于：所述的互溶剂为碳酸二甲酯、乙二醇二甲醚、异丙醇、甲缩醛中的任意一种或多种的混合物。

6.根据权利要求1所述的M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动添加剂，其特征在于：所述的金属腐蚀抑制抗氧化剂为三乙烯四胺、乙二胺四乙酸、对苯二酚、N，N-二甲基苯胺中的任意一种或多种的混合物。

7.如权利要求1-6中任意一项所述的M100车用甲醇燃料的纳米助燃增动添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在不锈钢反应釜的顶部安装搅拌机，在不锈钢反应釜内的底部安装混合器，在不锈钢反应釜的下部安装出口管道、进口管道及阀门，在不锈钢反应釜的下端通过管道连接具有分子破碎功能的剪切泵；

(2)按配方，将原料助燃剂、热值增加剂，催化燃烧剂、互溶剂、金属腐蚀抑制抗氧化剂依次加入不锈钢反应釜内，在常温常压的环境下机械搅拌15～20分钟，使原料物理混合均匀，得到混合溶液；

(3)启动剪切泵，通过剪切泵将不锈钢反应釜内的上述混合溶液抽出循环同时高速运转剪切，并经管道输送至不锈钢容器底部内的混合器进一步进行物理混合，通过剪切泵和混合器的物理作用使溶液分子被破碎后再重新融合成为纳米混合物，剪切泵运行15～20分钟后停机，静置，即得。