專利名稱：用于液體烴類燃料的催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備用于液體烴類燃料的催化劑的方法。更具體地說是涉及制備用于液體烴類燃料的催化劑的方法，該催化劑能夠增強(qiáng)內(nèi)燃機(jī)中燃料的燃燒效率，降低尾氣中不完全燃燒物質(zhì)的量，并改善內(nèi)燃機(jī)的工作性能。
背景技術(shù)：
迄今為止，內(nèi)燃機(jī)例如汽車的廢氣對地球環(huán)境的空氣污染和有害影響存在嚴(yán)重問題。為了減輕該問題，已提出了許多方法，例如對內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)和燃燒方式進(jìn)行改進(jìn)，使用過濾器，除去燃料中的雜質(zhì)等。但是，其中的一些方法會造成內(nèi)燃機(jī)性能的損失。因此，作為清潔廢氣同時保持內(nèi)燃機(jī)的工作性能的方法，提出了通過改善燃料的燃燒效率來降低廢氣中不完全燃燒物質(zhì)濃度的方法。該方法包括提高燃料的燃燒溫度，在燃料的純化步驟中除去雜質(zhì)，通過加入添加劑或化學(xué)反應(yīng)提高燃料的辛烷值，等等。但是上述方法需要復(fù)雜的生產(chǎn)設(shè)備和制造工藝，不能簡易并低成本地進(jìn)行。
發(fā)明的公開(本發(fā)明所要解決的問題)本發(fā)明的主要目的是提供一種制備用于液體烴類燃料的催化劑的方法。該催化劑能夠簡易并低成本地改善內(nèi)燃機(jī)中燃料的燃燒效率。
(解決該問題的手段)本發(fā)明人為達(dá)到上述目的進(jìn)行了廣泛的研究，并發(fā)現(xiàn)將含有特定量含碳粉末和含二氧化硅粉末的樹脂或橡膠組合物壓模以形成一種催化劑，該催化劑能夠簡易地低成本地制備并出人意料地提高內(nèi)燃機(jī)中燃料的燃燒效率。據(jù)此完成了本發(fā)明。
本發(fā)明涉及制備用于液體烴類燃料的催化劑的方法，該方法包括下列步驟(a)制備一種樹脂或橡膠組合物，該組合物含有(i)100份重量的樹脂或橡膠組分；(ii)15-60份重量的具有不大于0.5毫米的顆粒大小并且含有不低于62.5％的無煙煤的一種碳源；(iii)35-85份重量的具有不大于0.5毫米的顆粒大小并且含有不低于80％的石英砂的一種二氧化硅源；和(iv)5-15份重量的具有6-12微米平均纖維長度的玻璃纖維；(b)將該組合物壓模以得到一種模制制品，以及(c)將該模制制品老化。
本發(fā)明也涉及制備用于液體烴類燃料的催化劑的方法，該方法包括下列步驟(a)制備一種樹脂或橡膠組合物，該組合物含有(i)100份重量的樹脂或橡膠組分；(ii)15-60份重量的具有不大于0.5毫米的顆粒大小并且含有不低于62.5％的無煙煤的一種碳源；(iii)35-85份重量的具有不大于0.5毫米的顆粒大小并且含有不低于80％的石英砂的一種二氧化硅源；(iv)5-15份重量的具有6-12微米平均纖維長度的玻璃纖維；和(v)5-15份重量的具有不大于0.2毫米的顆粒大小的鎢粉；(b)將該組合物壓模以得到一種模制制品，以及(c)將該模制制品老化。
附圖的簡要說明

圖1為描述含有本發(fā)明的用于液體烴類燃料的催化劑的裝置的一種具體實(shí)施方式
的截面簡圖。
圖2為描述在本發(fā)明的用于液體烴類燃料的催化劑的制備方法中所使用的模具的一種具體實(shí)施方式
的截面簡圖。
圖3為描述在本發(fā)明的實(shí)施例的燃燒試驗(yàn)中所使用的一種裝置的簡圖。
用于本發(fā)明的樹脂或橡膠組合物含有一種樹脂或橡膠組分，一種碳源，一種二氧化硅源和玻璃纖維等。用于本發(fā)明的樹脂或橡膠組分沒有限制，只要其在本發(fā)明的用于液體烴類燃料催化劑的工作溫度(40-100℃)下使用時具有足夠的熱阻，并且在所用的液體烴類燃料中不溶就可以。該樹脂或橡膠組分的例子包括熱固性樹脂如酚樹脂，環(huán)氧樹脂，蜜胺樹脂等；熱塑性樹脂如聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯等；天然橡膠；合成橡膠如丁二烯橡膠，異戊二烯橡膠，丙烯酸酯橡膠，聚氨酯橡膠，硅橡膠，氟橡膠等。樹脂組分的典型例子包括可從食品工業(yè)株式會社商購的酚樹脂“F-2410”(商標(biāo)名)；可從Mitsui Toatsu化學(xué)工業(yè)株式會社商購的“Estar H8100”，“Estar H6650PC”，“Estar R3115B”(商標(biāo)名)等。橡膠組分的典型例子包括可從日本Zeon株式會社商購的商標(biāo)名為“Epichlorohydrin CHR”的腈橡膠等。
用于本發(fā)明的碳源沒有限制，但包括碳的簡單物質(zhì)如金剛石，石墨等；煤如無煙煤，煙煤等；金屬碳酸鹽如石灰石，白云石等；以及它們的混合物。要求用于本發(fā)明的碳源以該碳源的總重量為基準(zhǔn)含有不低于62.5重量％，優(yōu)選75-80重量％的，具有不低于90％的碳含量的無煙煤。當(dāng)無煙煤的含量低于62.5重量％時，雜質(zhì)的濃度太高并且當(dāng)與烴類燃料接觸時該雜質(zhì)被氧化而膨脹或被侵蝕。該碳源具有不大于0.5毫米，優(yōu)選不大于0.2毫米的顆粒大小。當(dāng)顆粒大小大于0.5毫米時，碳源的表面積太小，不能有效地獲得由于碳源的存在而取得的技術(shù)效果。以100份重量的樹脂或橡膠組分為基準(zhǔn)的碳源的量為15-60份重量，優(yōu)選30-41份重量。當(dāng)碳源的量小于15份重量時，不能有效地獲得由于碳源的存在而取得的技術(shù)效果。而另一方面，當(dāng)碳源的量大于60份重量時，壓模時樹脂或橡膠組合物的熔融粘度變高，可模制性降低。因此不能進(jìn)一步獲得由于碳源的存在而取得的技術(shù)效果。
用于本發(fā)明的二氧化硅源包括石英，鱗石英，方石英，coesite，stishovite，無定形二氧化硅，石英砂等，以及它們的混合物。要求用于本發(fā)明的二氧化硅源以該二氧化硅源的總重量為基準(zhǔn)含有不低于80重量％，優(yōu)選90-95重量％的石英砂。當(dāng)石英砂的含量小于80重量％時，雜質(zhì)如泥土、氧化鐵等的量較高。該二氧化硅源具有不大于0.5毫米，優(yōu)選0.3-0.1毫米的顆粒大小。當(dāng)二氧化硅源的顆粒大小大于0.5毫米時二氧化硅源的表面積太小，不能有效地獲得由于二氧化硅源的存在而取得的技術(shù)效果。
以100份重量的樹脂或橡膠組分為基準(zhǔn)的二氧化硅源的量為35-85份重量，優(yōu)選60-81份重量。當(dāng)二氧化硅源的量小于35份重量時，不能有效地獲得由于二氧化硅源的存在而取得的技術(shù)效果。而另一方面，當(dāng)二氧化硅源的量大于85份重量時，壓模時樹脂或橡膠組合物的熔融粘度變高，可模制性降低。因此不能進(jìn)一步獲得由于二氧化硅源的存在而取得的技術(shù)效果。
用于本發(fā)明的玻璃纖維可以是一種已典型地用于玻璃纖維增強(qiáng)的塑料等中的玻璃纖維。該玻璃纖維具有1-1.5微米，優(yōu)選1-1.2微米的纖維直徑和6-12微米，優(yōu)選6-8微米的纖維長度。以100份重量的樹脂或橡膠組分為基準(zhǔn)的玻璃纖維的量為5-15份重量，優(yōu)選10-12份重量。當(dāng)玻璃纖維的量小于5份重量時，所得模制制品沒有足夠的強(qiáng)度，并且在生產(chǎn)和使用它時具有碎片或裂縫。而另一方面，當(dāng)玻璃纖維的量大于15份重量時，樹脂或橡膠組分在模制制品中的重量比例太低，可模制性降低。
在本發(fā)明的另外一種具體實(shí)施方式
中，樹脂或橡膠組合物除了上述組分以外還進(jìn)一步含有鎢粉。用于本發(fā)明的鎢粉可以是已在商業(yè)上采用的用于工業(yè)上的具有不低于80％的純度的鎢粉。該鎢粉具有不大于0.2毫米，優(yōu)選不大于0.1毫米的顆粒大小。當(dāng)鎢粉的顆粒大小大于0.2毫米時，鎢粉的表面積太小，不能有效地獲得由于鎢粉的存在而取得的技術(shù)效果。以100份重量的樹脂或橡膠組分為基準(zhǔn)的鎢粉的量為5-15份重量，優(yōu)選7-12份重量。當(dāng)鎢粉的量小于5份重量時，不能有效地獲得由于鎢粉的存在而取得的技術(shù)效果。而另一方面，當(dāng)鎢粉的量大于15份重量時，不能進(jìn)一步獲得由于鎢粉的存在而取得的技術(shù)效果。在使用具有不低于0.8的比重的用于內(nèi)燃機(jī)的烴類燃料的情況下，由于烴類燃料的溫度和消耗量隨著引擎速度的增加而增加，僅通過使用碳源和二氧化硅源作為催化劑不能有效地獲得催化效果。在樹脂或橡膠組合物中使用鎢粉補(bǔ)償了催化效應(yīng)的不足。
本發(fā)明的組合物可以通過使用已典型用于混合樹脂組合物等的混合器將各配方組分混合而制備。為了獲得均勻的混合效果，樹脂或橡膠組分以外的配方組分可以預(yù)先混合，然后將樹脂或橡膠組分加入其中將它們混合在一起。為了改善粉末和玻璃纖維在樹脂或橡膠組分中的可分散性，可以將配方組分通過已典型地用于考慮不同比重的目的的混合器如混合軋輥進(jìn)行進(jìn)一步混合。
然后將組合物在圖2所述模具中通過在130-250℃的溫度和70-200公斤力/平方厘米的壓力下壓模20-40分鐘而模制成球形，然后將該模制制品取出放置直至冷卻至室溫。當(dāng)使用樹脂組分時，壓模是在200-250℃的溫度和70-90公斤力/平方厘米的壓力下壓模30-40分鐘的條件下進(jìn)行；當(dāng)使用橡膠組分時，壓模是在130-150℃的溫度和已典型地用于模制橡膠的壓力下壓模20-30分鐘的條件下進(jìn)行。圖2為描述在本發(fā)明的用于液體烴類燃料的催化劑的制備方法中所使用的模具的一種具體實(shí)施方式
的截面簡圖。該模具由上模具4和下模具5組成。可以將大約6000粒模制制品3放入一個30升的球磨機(jī)中并在8-10轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)數(shù)下不使用研磨介質(zhì)修邊研磨1-1.5小時，得到具有8.9-9毫米直徑的球形模制制品。通過取出該模制制品在暗處的自然氣流中室溫下放置3-4星期，然后用水洗滌，接著在太陽光下干燥2-3天，制得用于液體烴類燃料的催化劑。例如，當(dāng)用于具有2000-2500毫升排氣量的內(nèi)燃機(jī)時，將30-60粒所得的液體烴類燃料催化劑1放在一個圖1所示的容器2中，得到含有本發(fā)明的用于液體烴類燃料的催化劑的裝置。圖1為描述含有本發(fā)明的用于液體烴類燃料的催化劑的裝置的一種具體實(shí)施方式
的截面簡圖。通過將液體烴類燃料通過含有由本發(fā)明方法獲得的催化劑的容器，可以簡易并低成本地獲得具有良好燃燒效率的液體烴類燃料。從表面積考慮，本發(fā)明的催化劑的形狀優(yōu)選的是球形，但也可以是片形或不規(guī)則形狀。
本發(fā)明提供一種用于液體烴類燃料的催化劑的制備方法，該催化劑可以簡易并低成本地改善內(nèi)燃機(jī)中燃料的燃燒效率。
實(shí)施例下面的實(shí)施例和對比例將對本發(fā)明進(jìn)行更具體的描述，但它們并不是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
樹脂組合物的制備將下列組分混合得到一種樹脂組合物(i)100份重量的酚樹脂(從食品工業(yè)株式會社商購的酚樹脂“F-2410”)(ii)60份重量的碳源(無煙煤含量為70％，顆粒大小為不大于0.3毫米)；(iii)75份重量的二氧化硅源(石英砂含量為80％，顆粒大小為不大于0.5毫米)，和(iv)15份重量的玻璃纖維(纖維直徑為1-1.2微米，纖維長度為6-10微米)。
用于液體烴類燃料的催化劑的制備將所得樹脂組合物在圖2所示模具中在240℃壓模30分鐘，然后將該模制制品取出放置直至冷卻至室溫。將大約6000粒所得模制制品放入一個30升的球磨機(jī)中并在10轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)數(shù)下不使用研磨介質(zhì)修邊研磨1.5小時，得到具有9毫米直徑的球形樹脂模制制品。通過將該模制制品在暗處的自然氣流中室溫下老化3星期，并用水洗滌，接著在太陽光下干燥2天，制得用于液體烴類燃料的催化劑。將40粒所得的液體烴類燃料催化劑1放在一個圖1所示的容器2中，得到用于液體烴類燃料的催化劑裝置。實(shí)施例將已通過用于液體烴類燃料的催化劑裝置的照明煤油進(jìn)行燃燒試驗(yàn)。其結(jié)果列于表2中。在將用于液體烴類燃料的催化劑裝置裝在柴油引擎車和汽油引擎車上(位于引擎和油箱之間)之后，對二種車進(jìn)行尾氣分析和馬力試驗(yàn)，并對汽油引擎車(10-型并以60公里/小時的速度正常行駛)進(jìn)行燃燒效率試驗(yàn)。結(jié)果列于表3、4和5中。試驗(yàn)方法如后面所描述。對比例如實(shí)施例所描述的那樣進(jìn)行照明煤油的燃燒試驗(yàn)，柴油引擎車和汽油引擎車的尾氣分析和馬力試驗(yàn)，以及汽油引擎車(10-型并以60公里/小時的速度正常行駛)的燃燒效率試驗(yàn)，所不同的是不使用用于液體烴類燃料的催化劑裝置。其結(jié)果列于表2、3、4和5中。
(試驗(yàn)方法)(1)燃燒試驗(yàn)在將酒精燈7中的照明煤油6使用圖3所示的室溫為12℃和水溫為9.5℃的燃燒試驗(yàn)裝置燃燒15分鐘，用溫度計(jì)8測定每二個樣品(n＝2)在具有腿11的底盤上的燒杯9中的自來水10的溫度變化的平均值。
(2)尾氣分析當(dāng)汽油引擎空轉(zhuǎn)時，用由Horiba公司生產(chǎn)的“MEXA324G”一氧化碳和烴類分析儀測定尾氣中一氧化碳和烴類的濃度，當(dāng)柴油引擎在中檔全力開動4秒時用Banzai公司生產(chǎn)的黑煙測定儀測定尾氣中的黑煙濃度。
(3)馬力試驗(yàn)用IYASAKA車輛性能測試儀VPT-7048WY測定汽油引擎車和柴油引擎車的最大馬力。其結(jié)果是在1013毫巴的環(huán)境壓力和20℃的環(huán)境溫度下取得的值。用于試驗(yàn)的車輛列于表1中。
(4)燃料效率測定10-型和以60公里/小時速度正常行駛條件下的汽油引擎車的燃料效率。用于試驗(yàn)的車輛列于表1中。
表1

*自動變速表2

表3

表4

表5

從上述結(jié)果可以明顯看出，通過本發(fā)明的液體烴類燃料催化劑裝置后的實(shí)施例的液體烴類燃料在燃燒試驗(yàn)中當(dāng)與對比例的沒有通過該裝置的燃料相比時，自來水溫度有大的增加，燃燒效率得到改善。與對比例的結(jié)果相比，實(shí)施例的液體烴類燃料在汽油引擎車的尾氣中一氧化碳和烴類的濃度較低，在柴油引擎車的尾氣中黑煙的濃度較低。
在內(nèi)燃機(jī)的工作性能中，通過使用本發(fā)明的液體烴類燃料催化劑，汽油和柴油引擎車的最大馬力都增加，汽油引擎車的燃料效率增加。
可以看出通過使用本發(fā)明的液體烴類燃料催化劑，液體烴類燃料的燃燒效率得到改善，尾氣中不完全燃燒物質(zhì)的量降低，改善了內(nèi)燃機(jī)的工作性能。
本發(fā)明的效果通過使用由本發(fā)明方法獲得的液體烴類燃料催化劑，液體烴類燃料的燃燒效率增加，尾氣中不完全燃燒物質(zhì)的量降低，從而改善了內(nèi)燃機(jī)的工作性能。
權(quán)利要求
1.一種制備用于液體烴類燃料的催化劑的方法，該方法包括下列步驟(a)制備一種樹脂或橡膠組合物，該組合物含有(i)100份重量的樹脂或橡膠組分；(ii)15-60份重量的具有不大于0.5毫米的顆粒大小并且含有不低于62.5％的無煙煤的一種碳源；(iii)35-85份重量的具有不大于0.5毫米的顆粒大小并且含有不低于80％的石英砂的一種二氧化硅源；和(iv)5-15份重量的具有6-12微米平均纖維長度的玻璃纖維；(b)將該組合物壓模以得到一種模制制品，以及(c)將該模制制品老化。
2.按照權(quán)利要求1的制備用于液體烴類燃料的催化劑的方法，其中所述組合物以100份重量的樹脂或橡膠組分為基準(zhǔn)還進(jìn)一步含有5-15份重量的具有不大于0.2毫米的顆粒大小的鎢粉。
3.按照權(quán)利要求1的制備用于液體烴類燃料的催化劑的方法，其中制備組合物的步驟(a)通過將組分(ii)、(iii)和(iv)混合，然后將組分(i)加入其中并混合而進(jìn)行。
4.按照權(quán)利要求1的制備用于液體烴類燃料的催化劑的方法，其中壓模步驟(b)在130-250℃下進(jìn)行20-40分鐘。
5.按照權(quán)利要求1的制備用于液體烴類燃料的催化劑的方法，其中老化步驟(c)通過取出模制制品在暗處的自然氣流中室溫下放置3-4星期，然后用水洗滌，接著在太陽光下干燥2-3天而進(jìn)行。
全文摘要
一種制備用于液體烴類燃料的催化劑的方法,該催化劑能夠增強(qiáng)內(nèi)燃機(jī)中燃料的燃燒效率,降低尾氣中不完全燃燒物質(zhì)的量,并改善內(nèi)燃機(jī)的工作性能。該方法包括步驟(a)制備一種樹脂或橡膠組合物,該組合物含有:(i)100份重量的樹脂或橡膠組分,(ii)15—60份重量的具有不大于0.5毫米的顆粒大小并且含有不低于62.5%的無煙煤的一種碳源,(iii)35—85份重量的具有不大于0.5毫米的顆粒大小并且含有不低于80%的石英砂的一種二氧化硅源,和(iv)5—15份重量的具有6—12微米平均纖維長度的玻璃纖維;步驟(b)在加熱下將該組合物壓模;以及步驟(c)將該模制制品老化。
文檔編號B01J23/16GK1267237SQ98808230
公開日2000年9月20日 申請日期1998年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月18日
發(fā)明者山縣勝義 申請人:山縣勝義