[发明专利]含混合草酸酯的清洁柴油新体系

说明书

本发明涉及含混合草酸酯的清洁柴油新体系，所述混合草酸酯为草酸甲乙混合酯mMEO、草酸甲丁混合酯mMBO或草酸甲乙丙丁混合酯mMAO，利用混和草酸酯开发了符合柴油性能要求的二元含氧清洁柴油，同时开辟了草酸甲乙混合酯mMEO‑正丁醇‑柴油、mMEO‑脂肪酸甘单酯‑柴油为代表的三元清洁柴油体系，为不同标号及不同需求的清洁柴油研发开辟了新途径。这一清洁柴油新体系不但具有性价比高，可大规模低成本生产，减排效果显著的优势，而且还有沸点和闪点高、比重大，可降低柴油凝点，使用更安全清洁。本成果可以促进石油基、非石油基及生物柴油的清洁高效利用及协调发展。

技术领域

本发明属于能源化工领域，具体涉及燃油产品和燃油添加剂。

背景技术

石油是不可再生资源，是燃油的主要原料，我国石油资源匮乏，大量需要依赖进口，进口量超过70％。汽油和柴油是石油直接分离裂解、重整或加氢生产得到的主要燃油产品，柴油的年生产量超过汽油，达到了1.6亿吨。

相比汽油，柴油是长链脂肪烃为主的高沸点油品，其中的芳烃和烯烃含量较低，煤基柴油更低。柴油机的功率大，柴油需求量巨大，尚无可替代，柴油机排放尾气碳烟排放严重。

根据2018年中国机动车环境管理年报数据显示，2017年我国柴油车保有量1956.7万辆，占汽车保有量的9.4％，但其排放的氮氧化物却占到汽车总排放量的七成，颗粒物PM2.5则超过九成，柴油车是机动车排放的一次大气颗粒物的主要污染源。虽然柴油车尾气中排放大量碳氢组分和黑烟及PM2.5严重污染环境，但由于柴油机的压缩比可达14～22，热功效率比汽油高20％，已经接近50％，因此大功率柴油机尚无法用电和锂离子电池、超级电容等替代。

由于柴油闪点比汽油高，对于船舶、舰艇和坦克等装备的使用安全性更有保障。因此研发清洁安全新柴油体系，解决柴油的原料保障、低成本清洁生产和安全使用的柴油助剂很有意义。

为缓解对石油的依赖，破解柴油的严重污染，寻找柴油替代品或在柴油中加入含氧添加剂生产清洁柴油是两个主攻方向，也是新能源开发的重要方向。减轻柴油机车的碳烟等污染物排放是大气污染治理的重点和难点，含氧合成燃料添加剂不仅可以通过煤、生物质、合成气或其它工业尾气生产合成，具有显著降低碳烟等污染物排放，提高热效率的应用潜力。研究成果表明，在柴油中添加含氧燃料能够有效地控制发动机燃烧尾气中污染物的排放，常见的燃油添加剂主要有甲醇、乙醇、二甲醚、聚甲氧基二甲醚等含氧燃料。开发类似M15甲醇汽油和E10乙醇汽油等含氧燃油是大幅减轻柴油尾气排放的最有效措施。

由于互溶性、润滑性、沸点、闪点、毒性、溶胀和腐蚀等限制，几乎所有的汽油添加剂都无法在柴油中应用。因为甲醇、乙醇、碳酸二甲酯、MTBE等汽油添加剂在互溶性、闪点、沸点等方面无法满足柴油的性能要求，即使降低沸点闪点要求，配制稳定不分层的甲醇柴油或乙醇柴油需要添加大量的助溶剂及功能性添加剂，无法过成本和安全关。

目前，只有生产生物柴油和三、四聚合甲氧基二甲醚符合柴油添加剂要求，但由于生物柴油资源量有限和生产成本高，产量无法满足要求；三、四聚甲氧基二甲醚同样由于生产成本高，与柴油混溶性差和遇水稳定性差，影响了其推广应用。煤间接法生产的煤基柴油本来具有烯烃和芳烃低、含硫量低和十六烷值高的性能优势，但由于比重偏低，不符合柴油标准，无法作为柴油产品销售。因此，开发能够与煤基柴油很好互溶，且能显著提高比重的含氧燃油添加剂对于发展间接法煤制油很有意义。

我们曾发明了以mMEO为代表的草酸混合酯系列含氧燃油添加剂，建立了清洁燃油新体系(ZL201710417879.3)。但并没有涉及到解决草酸混合酯与柴油的混溶性，常温下可与柴油混溶的草酸混合酯特点及经济性的合理配方并没有深入研究。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用作柴油助剂的混合草酸酯，其特征在于所述混合草酸酯中，草酸二甲酯的重量占草酸酯的总重量的含量低于20％，草酸酯上的甲基取代基的摩尔量占草酸酯上的所有烷基取代基的摩尔量之和的百分比低于60％。