[发明专利]一种调合燃料油的添加剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料油领域，特别是涉及一种运用于甲醇及其改性复合体制备生物燃料油和生物燃料复合柴油的组合添加剂配方及其制备方法。

背景技术

我国缺油少气，煤炭资源相对丰富，煤基醇醚燃料来源广，以优势醇醚资源替代石油资源，或者使用醇醚类燃料和石油混合物来替代石油资源，不仅有利于生态环境，促进经济的可持续发展，同时可带动能源、化工和汽车等相关行业的发展，有利于调整产业结构，创造新的经济增长点。

很多国家曾推广乙醇汽油，其中乙醇在汽油中的添加量一般为10～15%，由于乙醇汽油的燃烧性能并不突出（例如热值明显降低），且乙醇的主要来源是农作物，其推广面临着成本和粮食安全等诸多问题。各国近年均重点转向试点推广甲醇汽油。甲醇的市场价格远低于汽油，主要来源是煤化工或很多化工的副产品，2011年我国甲醇总产能4654万吨，且使用甲醇作为燃油的添加剂不与粮农业争夺资源，燃烧时碳排放低，发展甲醇燃油对于解决我国当前的能源紧缺具有重要的意义。

众所周知市场上最紧缺的是柴油，柴油的用途广，用量大，我国石油燃料的需求缺口主要体现在柴油上，柴油成为紧缺能源中的紧缺产品，国家每年在进口原油的同时还要进口大量的成品柴油，能把甲醇与柴油以混合燃料简便应用并与化石柴油互换使用，是行业众多专家的技术梦想，但迄今尚未较好解决。

甲醇（CH₃OH）是低级醇中结构最简单的化合物，极性羟基（OH）在分子中比例很大，含氧量高达50%，具有燃烧速度快、放热快、热效率高的特点，理论加入到汽油或柴油中可大量节省石油资源，但现阶段甲醇在汽油的添加量尚不理想，一般≤20%。甲醇是典型的亲水性化合物，理论上和水可以无限互溶，而柴油是含9到18个碳原子的链烷、环烷或芳烃的混合物，属于典型的油相碳氢高分子化合物。常规条件下甲醇和柴油完全不能互溶，一般通过将甲醇改性成亲油性溶剂来解决互溶问题，其需要解决如下公知技术难题：

一、甲醇与柴油的相溶问题

甲醇属于极性溶剂，柴油属于非极性溶剂，两者不能混溶。要使甲醇与柴油以不同比例稳定溶合，而且不改变其燃烧特性，必需借助其他添加剂（助溶剂），常用的助溶剂包括高级醇、蓖麻油与酯类化合物及其混合物。

二、甲醇柴油闪点低的问题

甲醇的闪点低（11-12℃），与柴油的闪点（55℃）相差较远，甲醇与柴油混配以后，所得到的调合燃料油仍易在低温下着火，容易因为燃烧不同步引起压燃式发动机工况不稳定，同时也为其运输存储带来不安全性。

三、甲醇柴油的十六烷值低的问题

甲醇的十六烷值仅有3-5，柴油的十六烷值要求在45-49，甲醇与柴油混配后会降低十六烷值，减弱爆发力，影响发动机工况。目前主要通过加入添加剂的方式来解决此问题，常见的添加剂包括有机硝酸酯类化合物，例如硝酸环己酯、硝酸正乙酯、一缩二乙二醇二硝酸酯、二缩三乙二醇二硝酸酯等，这些化合物不仅可以提高甲醇柴油的十六烷值，而且还可改进甲醇燃料的着火性能。

四、甲醇柴油与水的乳化分层问题

由于极性甲醇与非极性柴油互不相溶，甲醇和柴油即使可以形成乳化液也极不稳定，极微量的水分侵入也会引起乳化分层，一般是在通过甲醇柴油的助溶剂中加入一定量的乳化剂来解决此问题。甲醇在乳化剂的存在下，可以形成较为稳定的甲醇微液滴分散于柴油中的乳化液，提高甲醇/柴油混合燃料的稳定性和着火性，目前通常使用的乳化剂为离子型乳化剂。

据公开资料，德国试验用的M15甲醇-柴油混合燃料中，助溶剂的体积添加量为15%，着火促进剂的体积添加量为1%，燃料的十六烷值可达45；而使用甲醇作为主要燃料时，着火促进剂的体积添加量为5%-10%，由于助溶剂和着火促进剂的价格都很高，而且用量很大，限制了其在市场燃料中的推广使用。