專利名稱：一種大比例甲醇催化燃燒劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種醇醚燃料代油添加劑，特別涉及大比例甲醇催化燃燒劑。
背景技術：
國家“十一五”十大重點節(jié)能工程中明確指出發(fā)展醇醚燃料代油，推廣大比例甲 醇催化燃燒技術……。要推廣大比例甲醇催化燃燒技術，關鍵在于研發(fā)出一種專用的高效 大比例甲醇催化燃燒劑，這在國內(nèi)外還是一個嶄新的研發(fā)領域，尚屬剛起步階段，還未出現(xiàn) 有類似專利和論文及文獻報道。雖然目前還未出現(xiàn)大比例甲醇的專用催化燃燒劑技術，但 在提高甲醇燃料的燃燒效率方面，出現(xiàn)過一些專利。如公告號CN1326979C的“一種車用甲 醇燃料”和公告號CN100453625C的“合成環(huán)保甲醇燃料”這二項發(fā)明專利中，都公開了為 提高燃燒性分別添加混苯、苯等芳烴，這在提高發(fā)動機的熱效率方面產(chǎn)生了重要作用，但苯 是劇毒致癌物，在汽油的國家標準中已受到嚴格限制；又如公告號CN100532512C的“合成 甲醇燃料”和公開號CN1908131A的“甲醇燃料油”二項發(fā)明專利中，都公開了提高甲醇的 燃燒效率而添加二茂鐵，二茂鐵對發(fā)動機提高熱功效能產(chǎn)生很好的效果，但這些金屬化合 物會造成二次重金屬顆粒排放的污染，這在甲醇汽油和無鉛汽油的國家標準中都已受到限 制，規(guī)定不得人為的加入含鐵金屬添加劑；又如公告號CN1314452A的“汽油醇”發(fā)明專利 中，公開了變性劑中含有強堿氫氧化鈉成分，可有效的提高發(fā)動機燃燒性能，但燃燒產(chǎn)物中 的堿金屬對發(fā)動機造成腐蝕；又如公告號CN100491506C的“高性能高含量甲醇汽油”發(fā)明 專利，公開了為提高燃燒性的動力增進劑中使用煤油和無水胼，對動力和燃燒效率有促進 作用，可有效的提高發(fā)動機功率，但無水胼劇毒，腐蝕性極強，添加在甲醇汽油中對人和環(huán) 境有害；再如公告號CN1108358C的“醇基液體燃料”和公開號CN1667094A的“醇基液體燃 料”這二項發(fā)明專利中，都公開了提高甲醇燃料的熱值和火焰溫度，添加了高錳酸鉀等金屬 化合物，這對甲醇燃燒具有很好的助燃作用，但據(jù)《化工辭典》介紹，高錳酸鉀遇甲醇、乙酸 即分解。另外高錳酸鉀的燃燒產(chǎn)物對金屬腐蝕，對環(huán)境和人有害，因此這些有灰金屬化合物 在使用上已受到嚴格限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服以上現(xiàn)有甲醇燃料燃燒技術的不足，提供一種對環(huán)境不產(chǎn)生二次 污染、對發(fā)動機能起到緩蝕保護作用的高效、無灰、無金屬化合物的專用大比例甲醇催化燃 燒劑。解決上述技術問題所采用的一種大比例甲醇催化燃燒劑技術方案，是由以下重量 百分比組分組成引發(fā)劑3-50%氧化劑4-90%活化劑1-20%清潔劑0.5-10%
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減摩劑2-30%所述的引發(fā)劑由過氧化物中的引發(fā)劑A、引發(fā)劑C、引發(fā)劑TBHP、引發(fā)劑DTAPdIS 劑DCP組成，任選其中一種或多種均等比例的混合物。所述的氧化劑由硝化物中的硝酸Y-甲基丁酯、硝酸2-乙基己酯、硝基甲烷、硝基 乙烷、硝基丙烷組成，任選其中一種或多種均等比例的混合物。所述的活化劑由乳化劑中的氟碳表面活性劑、吐溫80、乳酸丁酯、斯盤80、脂肪酸 甲酯組成，任選其中一種或多種均等比例的混合物。所述的清潔劑由清凈分散劑中的氨基酰胺、聚異丁烯琥珀酰胺、聚異丁烯胺、聚異 丁烯基丁二酰亞胺、聚醚胺組成，任選其中一種或多種均等比例的混合物。所述的減摩劑由潤滑劑中的氧化大豆油、氧化棉籽油、氧化蓖麻油、氧化菜籽油、 氧化茶籽油組成，任選其中一種或多種均等比例的混合物。本發(fā)明的一種大比例甲醇催化燃燒劑，其制備和使用方法如下可按以上各組分重量百分比，將引發(fā)劑、氧化劑、活化劑、清潔劑、減摩劑分別加入 到由大比例甲醇制成的甲醇燃料中；也可先將各組分按重量百分比制成混合物的燃燒劑成 品，然后再按0. 1-15%的重量加劑比例添加到由大比例甲醇制成的甲醇燃料甲醇汽油、 微乳醇汽油、甲醇生物汽油、甲醇柴油、微乳醇柴油、甲醇生物柴油及醇基燃料中。以上引發(fā)劑A、引發(fā)劑C、引發(fā)劑TBHP、引發(fā)劑DTAP、引發(fā)劑DCP是過氧化物的國家 統(tǒng)一商品名，國內(nèi)已大量生產(chǎn)，在國內(nèi)化工市場均可購到。其它氧化劑、活化劑、清潔劑、減 摩劑中的各組分原料均屬國家正規(guī)化工產(chǎn)品，在國內(nèi)化工廠、化工公司均有生產(chǎn)的成品出
佳口。本發(fā)明的技術方案其主要優(yōu)點如下(1)、克服甲醇冷點火和自發(fā)火困難。解決這一問題的方法是甲醇燃料中添加了具 有催化燃燒功能的過氧化物引發(fā)劑和硝化物。過氧化物引發(fā)劑有弱的-0-0-鍵，硝化物存 在弱的RO-NO2鍵，二者分解速率相似，較低溫度下均可分解產(chǎn)生具有催化燃燒的活性自由 基，使甲醇催化燃燒反應在較低溫度下引發(fā)，進而改善發(fā)動機著火性能，其反應機理如下。甲醇的分解與氧化機制其鏈引發(fā)反應有
①、CH30H+M = CH3+OH+M②、02+Μ = 0+0+Μ③、CH30H+02= CH20H+H02由于反應③的速率比其它兩個反應高出5個量級以上，因而是主要的鏈引發(fā)反 應，其鏈傳遞反應主要有CH30H+H02 = CH20H+H202CH20H+02 = CH2CHHO2CH2CHHO2 = HCCHH2O2HC0+02 = C0+H02因此，甲醇在800-900K溫度范圍內(nèi)的熱點火是由鏈反應動力學支配，在毫秒級延
遲期內(nèi)進行著具有化學反饋的自催化反應，其反應路線是CH3OH — CH2OH τ- CH2O — HCO — CO —H2O2計算結(jié)果也表明CH2O、H2O2、CO是點火延遲期內(nèi)反應的主要產(chǎn)物。過氧化物引發(fā)劑和硝化物的熱分解特性與甲醇有很明顯的區(qū)別，在500K時便開 始分解，750K時的半衰期僅有13 μ s，甲醇中加入微量的過氧化物引發(fā)劑和硝化物，與空氣 混合物便可自發(fā)點火。因此引發(fā)劑匹配硝化物的熱效應是對甲醇點火過程的一種明顯的貢 獻，以引發(fā)劑為例，其分解反應式為(CH3) 3C00C (CH3) 3 — 2 (CH3) 2C0+2CH3甲基與甲醇的反應CH30H+CH3 = CH20H+CH4引發(fā)劑之速率遠遠大于甲醇氧化的鏈引發(fā)反應。因此能使鏈反應在明顯低的溫度 下進行而大大降低冷點火和自發(fā)火的溫度。(2)、提高甲醇燃速和動力，具有節(jié)油功效。氧化劑中的硝化物，其分子結(jié)構由R、 NO2兩個功能團組成，化學反應活性高，在甲醇催化燃燒過程中易產(chǎn)生自由基，促進連鎖反 應，提高甲醇催化燃燒反應速度和火焰?zhèn)鞑ニ俣?，增加每一循環(huán)燃燒過程中的發(fā)熱量，使甲 醇催化燃燒的化學能釋放得更完全、徹底，從而顯示很好的節(jié)油效果。過氧化物引發(fā)劑在低 溫下可分解生成能起催化燃燒反應的甲基自由基和羥基自由基，并同時釋放出熱量，因此 加速甲醇催化燃燒干凈，能縮短燃燒時間，提高燃燒效率。使得過氧化物引發(fā)劑只在不足微 秒的時間內(nèi)便分解、氧化完畢。這種雙向高效催化甲醇燃燒技術，可使發(fā)動機油耗降低，功 率和動力性及扭矩得到提高。(3)、降低甲醇燃燒廢氣，有利保護環(huán)境。甲醇中加入過氧化物引發(fā)劑和氧化劑中 的硝化物后，汽缸內(nèi)某些燃燒點的溫度能達到NOx的分解溫度1000°C以上，因此，NO2和NO 都存在轉(zhuǎn)化為無害的H20、C02、N2和O2的條件，燃燒廢氣排放的有害成分NOx總趨勢是減少 的。由于引發(fā)劑和硝化物的高熱值和強氧化性特征，HC和CO的排放也減少。另外過氧化 物引發(fā)劑和氧化劑中的硝化物在甲醇催化燃燒中，有著幫助燃料氧化燃燒的作用，這種氧 化助燃的功能，進一步促進催化HC和CO在燃氣的高溫下充分燃燒，從而降低其排放。(4)、減少甲醇對金屬腐蝕和橡膠溶脹?；罨瘎┲械娜榛瘎┠苡行У慕档图状既剂?的表面張力，增強甲醇的表面活性，改善燃料的分散性，使甲醇燃料霧化更充分，進一步促 進催化燃燒提高燃燒速率和燃燒效率。在實現(xiàn)提高引擎動力和節(jié)約燃料的同時，還可在極 低的濃度下有效的抑制金屬腐蝕和橡膠溶脹。這是因為活化劑中的乳化劑具有兩性基因， 通過親醇極性基團和親油非極性基團的協(xié)同作用，對金屬和固體橡膠表面能產(chǎn)生很強的吸 咐作用，形成一層牢固的保護膜。吸咐時，極性端在金屬和橡膠表面吸附，非極性端向外，與 甲醇燃料相連接，這樣就阻止了甲醇燃料的侵入，能有效的減少金屬腐蝕和橡膠溶脹。(5)、改善燃燒室積炭，對發(fā)動機起到清潔作用。清潔劑中的清凈分散劑為含極性 基團和非極性基團的雙性化合物，其非極性基團(如聚異丁烯基團等)優(yōu)先吸附在金屬或 離子表面，防止了粒子的集聚沉積或在金屬表面粘附，清潔劑主要起清凈作用，而分散劑烴 基還有屏蔽作用，使細小粒子吸附其中進入燃燒室與甲醇一同燃燒。清潔劑能將已吸附在 部件表面的積炭洗滌下來，分散和懸浮在甲醇燃料中，并通過過濾器除去，從而使發(fā)動機活 塞及其它零部件的金屬表面保持清潔。
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(6)、增強甲醇的潤滑性，減少發(fā)動機磨損。減摩劑組分中的氧化植物油具有高度 的潤滑分散和節(jié)能減摩作用。同時高溫燃燒時充分完全，不易產(chǎn)生積炭。這種特性能有效 的減少和克服甲醇自身缺乏潤滑性產(chǎn)生對燃燒室的磨擦、磨損，尤其是有助于減少排氣閥 的磨損，提高氣缸的密封性。同時又可避免目前普遍使用的甲醇潤滑劑蓖麻油高溫燃燒時 產(chǎn)生積炭的問題。(7)、無灰催化燃燒，燃燒后清潔干凈無殘留?，F(xiàn)有助燃劑技術中，普遍使用有灰的 金屬化合物，存在著燃燒后金屬氧化物殘留在燃燒室內(nèi)，對發(fā)動機造成磨損。同時還增加了 重金屬顆粒的排放，造成二次污染。而本發(fā)明的催化燃燒劑是屬于無灰型的，不含有任何金 屬化合物及造成危害發(fā)動機的硫、磷、氯等非金屬化合物，燃燒后無殘留，是一種綠色環(huán)保 新型的大比例甲醇催化燃燒劑，在極大的起到對大比例甲醇催化燃燒的同時，又能產(chǎn)生節(jié) 能減排的積極效果。以上各組分達到相互匹配、相互效應、互相促進，共同起到對大比例甲醇催化燃燒 的理想效果。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明不局限于這些實施例。實施例1—種大比例甲醇催化燃燒劑，其組分及重量百分比如下引發(fā)劑 3%氧化劑 90%活化劑 1 %清潔劑 4%減摩劑 2%其中引發(fā)劑為引發(fā)劑A ；氧化劑為硝酸Y-甲基丁酯；活化劑為氟碳表面活性劑； 清潔劑為氨基酰胺；減摩劑為氧化大豆油。一種大比例甲醇催化燃燒劑其制備和使用方法如下可按以上各組分重量百分比，將引發(fā)劑A、硝酸Y-甲基丁酯、氟碳表面活性劑、氨 基酰胺、氧化大豆油分別加入由大比例甲醇制成的甲醇燃料中；也可先將各組分按重量百 分比制成混合物的燃燒劑成品，然后再按0. 的重量加劑比例添加到由大比例甲醇制成
的甲醇燃料甲醇汽油、微乳醇汽油、甲醇生物汽油、甲醇柴油、微乳醇柴油、甲醇生物柴油及醇基燃料中。
實施例2
一種大比例甲醇催化燃燒劑，其組分及重量百分比如下
引發(fā)劑17%
氧化劑70%
活化劑5%
清潔劑2%
減摩劑6%
其中引發(fā)劑為引發(fā)劑C ；氧化劑為硝酸2-乙基己酯；活化劑為吐溫80 ；清潔劑為
6聚異丁烯琥珀酰胺；減摩劑為氧化棉籽油。制備和使用方法同實施例1，加劑比例為1%。實施例3一種大比例甲醇催化燃燒劑，其組分及重量百分比如下引發(fā)劑9.5%氧化劑 40%活化劑 20%清潔劑0.5%減摩劑 30%其中引發(fā)劑為引發(fā)劑TBHP ；氧化劑為硝基甲烷；活化劑為乳酸丁酯；清潔劑為聚 異丁烯胺；減摩劑為氧化蓖麻油。制備和使用方法同實施例1，加劑比例為3%。實施例4一種大比例甲醇催化燃燒劑，其組分及重量百分比如下引發(fā)劑 30%氧化劑 20%活化劑 15%清潔劑 10%減摩劑 25%其中引發(fā)劑為引發(fā)劑DTAP ；氧化劑為硝基乙烷；活化劑為斯盤80 ；清潔劑為聚 異丁烯基丁二酰亞胺；減摩劑為氧化菜籽油。制備和使用方法同實施例1，加劑比例為5%。實施例5一種大比例甲醇催化燃燒劑，其組分及重量百分比如下引發(fā)劑 50%氧化劑 4%活化劑 10%清潔劑 8%減摩劑 28%其中引發(fā)劑為引發(fā)劑DCP ；氧化劑為硝基丙烷；活化劑為脂肪酸甲酯；清潔劑為 聚醚胺；減摩劑為氧化茶籽油。制備和使用方法同實施例1，加劑比例為8%。實施例6一種大比例甲醇催化燃燒劑，其組分及重量百分比如下引發(fā)劑 40%氧化劑 30%活化劑 12%清潔劑 6%減摩劑 12%
其中引發(fā)劑為引發(fā)劑A、引發(fā)劑C、引發(fā)劑TBHP、引發(fā)劑DTAP、引發(fā)劑DCP以 1:1:1:1: 1均等比例的混合物；氧化劑為硝酸Y-甲基丁酯、硝酸2-乙基己酯、硝 基甲烷、硝基乙烷、硝基丙烷以1 1 1 1 1均等比例的混合物；活化劑為氟碳表 面活性劑、吐溫80、乳酸丁酯、斯盤80、脂肪酸甲酯以1 1 1 1 1均等比例的混合 物；清潔劑為氨基酰胺、聚異丁烯琥珀酰胺、聚異丁烯胺、聚異丁烯基丁二酰亞胺、聚醚胺以 1:1:1:1: 1均等比例的混合物；減摩劑為氧化大豆油、氧化棉籽油、氧化蓖麻油、氧 化菜籽油、氧化茶籽油以1 1 1 1 1均等比例的混合物。制備和使用方法同實施例1，加劑比例為15%。將本發(fā)明的大比例甲醇催化燃燒劑產(chǎn)品，用于甲醇汽油中，經(jīng)國家石油產(chǎn)品監(jiān) 督檢驗中心檢驗，其質(zhì)量達到中華人民共和國GB/T23799-2009M85車用甲醇汽油國家標 準；用于甲醇柴油中，經(jīng)中國礦井采掘機械質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心臺架試驗，其節(jié)油5-15%， 發(fā)動機尾氣HC、CO、NOx等有害物質(zhì)減少10-64%，煙度值降低1. 1波許單位，功率、油耗 與天然柴油相比無明顯變化，結(jié)論為該甲醇混合柴油研制成功的，可以推廣使用；用于醇 基燃料中，經(jīng)河南省節(jié)能及燃氣具產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站檢驗，其質(zhì)量達到中華人民共和國 GB16663-1996醇基液體燃料國家標準。因此，本發(fā)明的一種大比例甲醇催化燃燒劑，對大比 例甲醇催化燃燒效果顯著，其配方科學合理、配比適中、加劑比例得當，對推廣大比例甲醇 催化燃燒技術起到重要作用，具有普遍推廣意義。
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權利要求
一種大比例甲醇催化燃燒劑，其特征是由以下重量百分比組分組成引發(fā)劑乳3 50％氧化劑乳4 90％活化劑乳1 20％清潔劑乳0.5 10％減摩劑乳2 30％
2.根據(jù)權利要求1所述的一種大比例甲醇催化燃燒劑，其特征是所述的引發(fā)劑由過氧 化物中的引發(fā)劑A、引發(fā)劑C、引發(fā)劑TBHP、引發(fā)劑DTAP、引發(fā)劑DCP組成，任選其中一種或 多種均等比例的混合物。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種大比例甲醇催化燃燒劑，其特征是所述的氧化劑由硝化 物中的硝酸Y-甲基丁酯、硝酸2-乙基己酯、硝基甲烷、硝基乙烷、硝基丙烷組成，任選其中 一種或多種均等比例的混合物。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種大比例甲醇催化燃燒劑，其特征是所述的活化劑由乳化 劑中的氟碳表面活性劑、吐溫80、乳酸丁酯、斯盤80、脂肪酸甲酯組成，任選其中一種或多 種均等比例的混合物。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種大比例甲醇催化燃燒劑，其特征是所述的清潔劑由清凈 分散劑中的氨基酰胺、聚異丁烯琥珀酰胺、聚異丁烯胺、聚異丁烯基丁二酰亞胺、聚醚胺組 成，任選其中一種或多種均等比例的混合物。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種大比例甲醇催化燃燒劑，其特征是所述的減摩劑由潤滑 劑中的氧化大豆油、氧化棉籽油、氧化蓖麻油、氧化菜籽油、氧化茶籽油組成，任選其中一種 或多種均等比例的混合物。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種大比例甲醇催化燃燒劑，其特征是制備和使用方法如下可按以上各組分重量百分比，將引發(fā)劑、氧化劑、活化劑、清潔劑、減摩劑分別加入到由 大比例甲醇制成的甲醇燃料中；也可先將各組分按重量百分比制成混合物的燃燒劑成品， 然后再按0. 1-15%的重量加劑比例，添加到由大比例甲醇制成的甲醇燃料甲醇汽油、微 乳醇汽油、甲醇生物汽油、甲醇柴油、微乳醇柴油、甲醇生物柴油及醇基燃料中。
全文摘要
一種大比例甲醇催化燃燒劑，屬于醇醚燃料代油添加劑領域，它由引發(fā)劑3-50％、氧化劑4-90％、活化劑1-20％、清潔劑0.5-10％、減摩劑2-30％組成。本發(fā)明具有克服甲醇冷起動和自發(fā)火困難、提高甲醇燃速和發(fā)動機功率及節(jié)油效果。由于催化燃燒劑的強催化氧化分解能力，促進甲醇快速燃燒充分，改善了燃燒室積炭，對發(fā)動機起到清潔潤滑作用，減少甲醇燃燒引起的發(fā)動機磨損，降低燃燒廢氣排放。其綜合催化功能相互效應，還可有效的抑制金屬腐蝕和橡膠溶脹，進一步強化和提高了大比例甲醇催化燃燒效果，為大比例甲醇燃料甲醇汽油、微乳醇汽油、甲醇生物汽油、甲醇柴油、微乳醇柴油、甲醇生物柴油及醇基燃料的推廣應用，開辟了一條大比例甲醇催化燃燒技術的新途徑。
文檔編號C10L1/23GK101962583SQ20101052956
公開日2011年2月2日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權日2010年10月21日
發(fā)明者占小玲 申請人:占小玲