專利名稱：一種汽、煤、柴油的替代燃料——水合燃油組合的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液體燃料，尤其是一種汽、煤、柴油的替代燃料——水合燃油。
背景技術(shù)：
汽、煤、柴油等石油制煉時的各段餾出物汽油、煤油、柴油等是人類文明社會使用的傳統(tǒng)燃料，它們不僅有優(yōu)秀的燃燒質(zhì)量，而且更有十分低廉的價格，這種極為經(jīng)濟的實用性，使它們成為了人類社會最不可缺的物品之一，近百年來，它們對人類社會的發(fā)展作出了巨大的貢獻，立下了不可磨滅的豐功偉績。但遺憾的是，石油又是一種不可再生的資源，在人類大規(guī)模的采擷下，正在迅速枯竭，不久將會全部用盡，未雨綢繆，必須早日開發(fā)出替代品，繼往開來，才能延續(xù)人類社會的需求。
汽、煤、柴油等傳統(tǒng)燃料的優(yōu)點是具有全面優(yōu)良的燃燒品質(zhì)；具有價格便宜的經(jīng)濟實用性。
缺點是不可再生，日漸枯竭，很快會從地球上消失。
尋找一種汽、煤、柴油傳統(tǒng)燃料的替代品，不僅要顧及產(chǎn)品的質(zhì)量，同時還必須做到價格便宜。要做到魚和熊掌兼得，可謂十分艱難。所以幾十年來雖經(jīng)世界各國的不懈努力，卻仍然是收效甚微。
至目前為止，只有兩種勉強稱為替代燃料油的產(chǎn)品稍有應(yīng)用，一種是乳化油，另一種是乙醇汽油，這兩種替代燃油的出現(xiàn)都是為了節(jié)余部分石油，旨在延緩這種不可再生的貴重資源在地球上的壽命。
以水來替代部分燃油，是一種最經(jīng)濟實惠的理想節(jié)能辦法，幾十年來一直都是各國能源研究的首選課題，極受關(guān)注。但由于油水混溶穩(wěn)定性的問題及制造成本過高的問題始終無法解決，因此直至現(xiàn)在仍然沒有真正成功的事例。
乳化油是一種摻水的油水混合燃料，主要應(yīng)用在低一級的石油產(chǎn)品重油上。它的制備技術(shù)是，以油——水——乳化劑的組合體系，在機械強力攪拌或采用超聲技術(shù)等乳化方式乳化而成的一種外觀呈乳白或棕黑色混濁不透明溶液。這種油水混合的乳化燃料以水來替代部分重油，由于乳化重油的燃料摻有水份，故燃燒時所排放的有害氣體較少，有利于周圍環(huán)境的改善。乳化油的缺陷在于體系結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性極差，它的保存期一般只有幾小時，好的最多也只能維持數(shù)天。由于穩(wěn)定性差，所以乳化油一般只作為重油的乳化，在工業(yè)鍋爐或磚、瓷的窯燒上作隨配隨用的燃料。
最近報導(dǎo)法國埃爾夫石油公司研制的專利產(chǎn)品Aquazole乳化柴油，摻水量是13％，穩(wěn)定期可達15～30天，成為目前世界上最成功的一種摻水燃油，現(xiàn)正在公交及垃圾車等短程車上試行，對于一般的乳化油Aquazole乳化柴油當屬其佼佼者，但如作為一種流通產(chǎn)品，只有數(shù)月的穩(wěn)定期依然是太短暫了，所以即使是作為乳化油中最成功的Aquazole乳化柴油也不算是一種成功的柴油替代燃料。
乙醇汽油——是一種以乙醇來替代部分汽油的混合燃料。它也是一種可改善環(huán)境污染的清潔燃料，它的穩(wěn)定性相對來說要比乳化油高許多，所以可作為一種流通產(chǎn)品應(yīng)用。但與其所替代的相應(yīng)傳統(tǒng)汽油比較，則顯得差距太大，缺陷太多了，與對應(yīng)的汽油相比，乙醇汽油的熱效率下降，價格偏高。在其它的質(zhì)量方面，由于乙醇與汽油的相溶性不好，加上乙醇容易吸水，因此乙醇汽油易出現(xiàn)分層現(xiàn)象，存在質(zhì)量欠穩(wěn)定的隱患。另外，由于乙醇汽油的粘度太低又容易造成發(fā)動機汽缸及活塞環(huán)的磨損，乙醇汽油的低溫蒸發(fā)性差，會造成車輛的冷啟動困難。再就是乙醇汽油存在嚴重的腐蝕性問題，即使是乙醇含量只有3％的乙醇汽油都會對某些金屬例如銅、鋁、鐵、鋅、鎂等發(fā)動機系統(tǒng)的許多合金及橡膠，塑料等制品存在嚴重的腐蝕。由于存在的許多問題尚未能妥善解決，因此乙醇汽油同樣未能廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要以水來替代部分燃油，研制一種具有燃燒值高、蒸發(fā)性好，動力強勁、燃燒清潔優(yōu)點，而且其組合緊密、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低廉，完全可以和汽、煤、柴油相媲美的替代燃料。
根據(jù)作為替代燃料所必須具備的條件，本水合燃油采用的制造技術(shù)方案是一種油+水+主助劑+輔助劑結(jié)構(gòu)的組合模式，規(guī)定了各組合成份必須各自具備如下特征
首先，油——水——主助劑——輔助劑組合應(yīng)是一種水分散在油里作內(nèi)相，油為外相的油包水(W/O)型均一透明溶液。其次，油——指傳統(tǒng)的汽、煤、柴油，油將作為混合溶液的連續(xù)外相起點火以及提供熱能的燃燒作用。
水——指普通的潔凈水，如一般的生活用水，自然界的山泉、溪流、江河湖水、地下水及低鹽度水等。水在組合中要以超微珠滴(粒徑＜0.1μm)的形式作為油水混合溶液的內(nèi)相，均勻地分散在油中，當組合的燃燒開始后，能迅速分解成為氫和氧同時參與組合的燃燒。
主助劑——必須是一種既含有疏水親油的非極性基團又含有親水疏油極性基結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，它有改變表(界)面的物理化學性質(zhì)功能，特別是降低液體界面張力的綜合能力。另外，它還必須是一種價格便宜的物品。
輔助劑——具備能降低界面張力，促使溶液界面柔軟、易于彎曲的功能，并與主助劑親和匹配又價格便宜的物品。
在本水合燃油的油——水——主助劑——輔助劑結(jié)構(gòu)體系中，油、水基本屬于定值，因此組合的關(guān)鍵是主助劑、輔助劑成份的選擇確定。
對組合成份的主助劑，本發(fā)明確定為皂基(脂含量＞60％)，皂基，一種肥皂制造的基本原料，化學名稱是硬脂酸鈉(鉀)，分子式[C17H35COONa(K)]，它具有親油疏水基團及親水疏油基團的結(jié)構(gòu)，如 是一種典型的通式為 的表面活性劑。另外皂基是以動植物油脂為原料，通過油脂的皂化工藝制造的，因此它的原料來源廣泛、成本低廉，所以它的價格便宜，完全符合本組合的要求。
輔助劑——選擇的是具有結(jié)構(gòu)通式CnH2n+1-OH(n＝3～8)的一種混合脂肪醇——雜醇油。
雜醇油是一種脂肪醇混合物，也是一種極性物質(zhì)，它具有降低液體界面張力，柔軟界面并使界面易于彎曲的功能。另外它與主助劑同屬直鏈脂肪族烴類結(jié)構(gòu)，它與主助劑的匹配不僅能充分發(fā)揮各自的原有功能，而且還會發(fā)生疊加增強作用，雜醇油屬于發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)中的一種付產(chǎn)品，所以價格便宜，符合本組合所要求的條件。
這樣本發(fā)明水合燃油的油——水——主助劑——輔助劑結(jié)構(gòu)模式具體內(nèi)容就是油、水、皂基(脂肪酸鈉或鉀)、雜醇油。
本水合燃油、油——水——主助劑——輔助劑結(jié)構(gòu)模式的理論根據(jù)和技術(shù)原理1.穩(wěn)定的體系結(jié)構(gòu)及均一透明的外觀。
油——水——主助劑——輔助劑體系在主助劑和輔助劑強力協(xié)調(diào)作用下，油—水的界面張力r迅速下降直至在r＝0左右恒定，此時已無分子內(nèi)聚力束縛的水即以只由少數(shù)的幾個分子聚成的微小珠滴甚至以單分子狀態(tài)作均勻自由的擴散，并以20～10nm的小尺寸珠滴形式分散于油中，成為一種油包水(W/O)型溶液，這種分散過程是油——水——主助劑——輔助劑體系內(nèi)部自動完成的，并不需要外力的作用，所以油——水——主助劑——輔助劑體系屬于熱運動穩(wěn)定體系，這是一種無限穩(wěn)定體系，只要體系的化學組成及物理狀態(tài)不變，其穩(wěn)定將繼續(xù)下去。
由于水分散成的珠滴只有20～10nm。已經(jīng)完全小于可見光的光波波長，所以這種油包水的油水混合溶液成為了一種全透明的清澈溶液。
2.優(yōu)良的燃燒品質(zhì)。
在油——水——主助劑——輔助劑結(jié)構(gòu)模式中，水以20～10nm粒徑的超微珠滴形式分散于油中，物理學研究表明，物質(zhì)顆粒的尺寸減小時，其聲、光、磁、熱及化學特性會發(fā)生變化。由于物質(zhì)小尺寸的化學效應(yīng)，水的納米珠滴中的原子距離比常規(guī)水分子的要大，相應(yīng)地結(jié)合力性質(zhì)由化學鍵(氫氧鍵或金屬鍵)向范德華力轉(zhuǎn)變，這種變化使水在燃燒產(chǎn)生的高溫下即可裂解成為氫和氧。氫是一種清潔的高能燃料其熱值比汽油高三倍，達到34.000千卡/kg，而氧又是燃燒所必須的助燃劑。也就是說此時的水已由非燃物變成了一種高能清潔的燃料，這就使本水合燃油有了優(yōu)良的燃燒品質(zhì)。
3、經(jīng)濟實用性。
在油——水——主助劑——輔助劑組合體系中主助劑、輔助劑制造的原料都來自可再生資源，廣泛易得而且它們的價格便宜，又都低于汽、煤、柴油的價格，特別是水更是一種可以忽略成本最經(jīng)濟易得的材料。所以油——水——主助劑——輔助劑組合的水合燃油其價格比汽、煤、柴油有更大幅度的降低，更經(jīng)濟實用。
本發(fā)明的水合燃油的油——水——皂基——雜醇油組合在具體應(yīng)用上，不同的用途有不同的配比；(1)水合燃油在作為車、船用發(fā)動機燃料時各組合成份的重量配比是。
油(汽、柴、煤)53～62份；水15～20份；皂基7～10份；雜醇油16～17份。
各組份最佳配比是油56～60份，水16～18份，皂基8～9份，雜醇油16～17份。
(2)水合燃油在作為一般燃料使用時各組合成份的重量配比是油(汽、柴、煤)39～50份，水22～30份，皂基11～13份，雜醇油17～18份。
各組份最佳配比是油(汽、煤、柴)42～47份，水25～28份，皂基11～12份，雜醇油17～18份。
生產(chǎn)工藝流程見附圖1。
具體生產(chǎn)操作過程為①將皂基粉碎成300目細粉置于鍋中或其它容器內(nèi)加熱至50～60攝氏度下活化約30分鐘備用。
②按計量將雜醇油加入汽油中混合，得M液體。
按計量將加工過的皂基加入水中稍作攪動(不需均勻)，得P液體。
③將M液體迅速全部倒入P液體再作攪拌或翻動，混合溶液將從混濁不透明狀態(tài)很快作稠厚狀乳白——半透明乳白至瞬間突然全清透明變化。最后所得的清澈透明溶液就是本發(fā)明的水合燃油。
本發(fā)明水合燃油的有益效果及優(yōu)點一、本發(fā)明水合燃油中作為發(fā)動機燃料用的水合汽油(如例一配方)，在經(jīng)過近兩年的各類摩托車行駛試驗，有如下效果1.本水合燃油完全適用于現(xiàn)行車輛的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，使用本水合汽油無須更換車輛的任何部件，只須按照某些規(guī)則使用即可。例如<a>使用本水合汽油時首先須清卸干凈油箱及管道中的傳統(tǒng)汽油，因為殘余的汽油會改變局部水合汽油組份已給定的配比。例如<b>由于本水合汽油含氧量大。所以它的氣、油配比糸數(shù)相對于純汽油的要小很多，故在調(diào)整怠速時，必須在關(guān)閉進氣螺絲釘后再調(diào)整怠速。
2.本水合燃油具有較高的燃燒熱值及混合汽熱值。完全可以滿足發(fā)動機的動力要求，且性質(zhì)穩(wěn)定。
3.使用本水合燃油的車輛啟動容易，行駛平穩(wěn)，加速靈敏，動力強勁，怠速狀況良好。
4.本水合燃油行車耗油量比相應(yīng)傳統(tǒng)汽油低8～10％(質(zhì)量)。
5.本水合燃油由于含水而凈化了燃燒，燃燒清潔，大量的減少了有害氣體的排放，能更好地改善環(huán)境污染。
二、節(jié)省了大量的寶貴石油資源。
在本水合燃油中、非汽、柴、燃油占總量近半，所以對這些傳統(tǒng)燃油的節(jié)余量達將近50％。這將會使石油資源在地球的壽命大大的延長。
三、原料來原廣泛易得，成品價格便宜。
本水合燃油占總量近50％的非傳統(tǒng)油成份都來源于可再生物質(zhì)，廣泛易得無用盡之憂，而且這些組份的價格低于相應(yīng)傳統(tǒng)燃油的價格，特別是所占比例為15～30％的水，更是一種可以忽略成本的經(jīng)濟易得之物，所以本水合燃油有著很大的價格優(yōu)勢，其價格估算只是汽油的70％左右，這個巨大的價格優(yōu)勢對當今世界石油緊缺，油價瘋狂飆升，經(jīng)濟動蕩的非常局面，將會起到穩(wěn)定作用。是汽、煤、柴油等傳統(tǒng)燃料的理想替代燃料。


圖1為本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實施例方式
及實施例一、生產(chǎn)車船發(fā)動機用的水合汽油例1原料為汽油5.9Kg，自來水1.7Kg，皂基(脂含量＞60％)0.8Kg，雜醇油——1.6Kg。得成品10Kg。
操作(常溫常壓下)①將皂基粉碎成300目細粉置于鍋中或其它容器內(nèi)加熱至50～60攝氏度下活化約30分鐘備用。
②按計量將雜醇油加入汽油中混合，得M液體。
按計量將加工過的皂基加入水中稍作攪動(不需均勻)，得P液體。
③將M液體迅速全部倒入P液體再作攪拌或翻動，混合溶液將從混濁不透明狀態(tài)很快作稠厚狀乳白——半透明乳白至瞬間突然全清透明變化。最后所得的清澈透明溶液就是本發(fā)明的水合燃油。
例2原料為汽油5.3Kg、自來水2.0Kg、皂基1.0Kg、雜醇油1.7Kg。
生產(chǎn)操作過程同例1。得成品10Kg。
二、生產(chǎn)普通燃料使用的水合燃油例3原料為柴油5.0Kg、自來水2.2Kg、皂基1.1Kg、雜醇油1.7Kg。
生產(chǎn)操作過程同例1。得成品10Kg。
例4原料為柴油3.9Kg、自來水3.0Kg、皂基1.3Kg、雜醇油1.8Kg。
生產(chǎn)操作過程同例1。得成品10Kg。
權(quán)利要求
1.一種汽、煤、柴油替代燃料水合燃油組合，其特征是由下列重量配比的油、水、皂基、雜醇油溶合而成的透明的油水混合液(1)作為車船用發(fā)動機燃料的配比汽油或柴油及煤油53～62份 水15～20份皂基7～10份 雜醇油16～17份；(2)作為普通燃料用的配比柴油或煤油39～50份 水22～30份皂基11～13份 雜醇油17～18份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水合燃油組合，其特征是這個組合是一種含水燃料，是一種油水能相混溶合的均一透明的溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水合燃油組合，其特征是這個組合由汽油或柴油、煤油、水、皂基、雜醇油組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1.3所述的水合燃油組合，其特征是這個組合成份中的皂基的化學名稱是硬脂酸鈉或鉀，分子式C17H35COONa(K)…，通式是
5.根據(jù)權(quán)利要求1.3所述的水合燃油組合，其特征是這個組合成份中的雜醇油是一種主要由丙醇、丁醇、庚醇及異戌醇類脂肪醇組成的混合物，它的化學組成通式是CnH2n+1-OH，其中n＝3～8，屬于碳數(shù)為3～8的一種混合醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水合燃油組合，其特征是這個組合中的水是指干凈清潔的水，如自來水、自然界的江河湖水、泉、溪、地下河及低鹽度水，水的含量為15～30％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽、煤、柴油的替代燃料——水合燃油組合，是一種油+水+主助劑+輔助劑結(jié)構(gòu)的組合模式，其各組合成份的重量配比是油(汽、柴、煤)39～62份；水15～30份；皂基7～13份；雜醇油16～18份。本水合燃油完全適用于現(xiàn)行車輛的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，使用它無須更換車輛的任何部件，完全可以滿足發(fā)動機的動力要求，且性質(zhì)穩(wěn)定，燃燒清潔，能更好的改善環(huán)境污染。使用本水合燃油的車輛啟動容易，行駛平穩(wěn)，加速靈敏，動力強勁，怠速狀況良好。原料來原廣泛易得，成品價格便宜，價格估算只是汽油的70％左右，是汽、煤、柴油等傳統(tǒng)燃料的理想替代燃料，有廣闊的市場前景。
文檔編號C10L1/00GK1958744SQ20051001976
公開日2007年5月9日 申請日期2005年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月3日
發(fā)明者杭維恩, 黃宗均 申請人:杭維恩