專利名稱：亞納米碳基燃油節(jié)能添加劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及燃油添加劑領域。更具體地，本發(fā)明涉及用于汽油和柴油的節(jié)能、環(huán)保型添加劑。
采用優(yōu)質燃油添加劑是改善燃料性能的一種較經(jīng)濟和較有效的方法，它不但能使燃料充分燃燒，發(fā)揮其最大熱值，從而提高其經(jīng)濟價值，而且能使燃燒系統(tǒng)設備變得干凈，減少腐蝕，磨損，從而延長設備使用壽命，降低維修費用，更為重要的是它能減少燃燒過程中有有害物質的排放，減輕環(huán)境污染。
最近十幾年來石油產(chǎn)品中添加劑的研制和生產(chǎn)進展迅猛，國內(nèi)外產(chǎn)品琳瑯滿目，在燃油市場上它已成為人們注目的熱點產(chǎn)品。
MTBE是一種重要的汽油添加劑，能夠減少煙霧的排放，但是它造成了加利福亞和其他地方的地下水污染，美國出售的汽油中有1/3使用MTBE。因此，一些國家(如美國)出于環(huán)?？紤]，將禁止使用甲基叔丁基醚(MTBE)作為汽車添加劑。
《汽油及柴油節(jié)能劑的研究》(上海交通大學應用化學系)報道了產(chǎn)品型號為FSA-60汽油節(jié)能添加劑及DFSA-100柴油節(jié)能添加劑。在燃油中的添加量為0.15％-20％。FSA-60的節(jié)能效果為負荷特性最大節(jié)油率達2.8％快車道運行的最大節(jié)油率為6.5％；車輛從20％km/h加速到km/h的時間縮短9.3％。
《納米技術將加速第四代燃油添加劑的誕生》(中國石油報2000-09-13第2版)報道了納米技術將加速第四代燃油添加劑的誕生，我國方正集團北大博雅公司研制的納米燃油添加劑產(chǎn)品被稱為第四代環(huán)保型燃油添加劑，是一種在作用機理上完全不同于其他燃油添加劑的高科技產(chǎn)品，它可以全面解決辛烷值強化劑，清潔劑和節(jié)油添加劑等多個問題，并能改善發(fā)動機性能，在一定程度上提高動力。然而，該文獻并沒有公開該燃油添加劑的組成。
《第四代環(huán)保型燃油添加劑即將面世》(投資導報2000-09-13第12版)報道了NANO牌納米燃油添加劑不久將投放市場。留美博士李正孝教授采用最新的納米微乳化技術和世界先進的生產(chǎn)設備，研制生產(chǎn)出在作用機理上完全不同于其它燃油添加劑的高科技產(chǎn)品，能提高動力性能20-28％，平均節(jié)油達20％，并可使汽車尾氣的污染物排放降低80％。然而，該文獻并沒有公開該燃油添加劑的組成。
《新型汽油劑省油廉價高清潔》(中國礦業(yè)報2000-05-23第7版)報道美精一號汽油添加劑，節(jié)油效果明顯每百升約節(jié)油8至17升，節(jié)約費用18元以上。以“奧迪”車為例，僅需添加10元錢的“美精一號”，即可節(jié)油6.4升以上。節(jié)油8％至17％，一氧化碳，碳氫化合物降低33％以上。然而，該文獻并沒有公開該燃油添加劑的組成。
《納米氟化稀土潤滑油添加劑》(申請人中國科學院蘭州化學物理研究所，專利申請?zhí)?8123519；專利公告號1218104)公開了一種納米氟化稀土潤滑油添加劑及其制備方法。它由水溶油稀土無機鹽、分散劑，表面活性劑，促進劑，基礎油、氟化鈉組成。納米氟化稀土顆粒尺寸在10-50納米，成功地解決了氟化稀土在潤滑油中的分散問題，它是性能優(yōu)良的潤滑油抗壓、抗磨添加劑。
《具有助燃、節(jié)油、凈化功效的燃油添加劑》(申請人吳振 胡光榮；專利申請?zhí)?7103979；專利公告號1168408)報道了具有助燃、節(jié)油、凈化功效的燃油添加劑由按重量百分比的以下成分含量組成乙二醇丁醚14-16，脂肪酸酯2-14，二氯乙烷15-30，丁醇25-35，環(huán)烷酸鈷1-3，羧乙基鍺倍半氧化物0.5-5，脂肪酰胺1-18。
《高效燃油添加劑》(申請人廊坊源兆通信器材有限公司能源開發(fā)公司；專利申請?zhí)?5101596；專利公告號1129730)報道了一種高效燃油添加劑及生產(chǎn)工藝，其特征在于將硝酸酯、乙醇、丙酮、鄰硝基甲苯配制后，放入反應釜內(nèi)，進行反應制成成品，添加劑按0.05％劑量加入燃油之內(nèi)，可節(jié)約燃油10％，降低煙度45％，降低粘度40％，是一種理想的高效、優(yōu)質燃油節(jié)油添加劑。
《液體燃料添加劑》(申請人深圳市日研科技有限公司；專利申請?zhí)?7114244；專利公告號1210135)報道在汽油，柴油或煤油中加入少量的琥珀酰亞胺、胺氧化物類、合成酯、paradyne、二烷基二苯胺、磷酸甲酚二苯酯、甲基苯二胺、二烷基二硫代硫酸鋅、二水楊義、二氨基環(huán)己烷構成的液體燃料添加劑，在高溫高壓的工況條件下，引起“微爆反應”，使燃料充分燃燒，且產(chǎn)生巨大壓力，增大發(fā)動機功率，減少尾氣中CO，HC的排放量。
《多元醇酯燃料添加劑》(申請人?？松芯抗こ坦?；專利申請?zhí)?7197899；專利公告號1230210)公開報道了一種可降低氣閥積碳和燃燒室積碳的多元醇酯燃料添加劑。這種酯具有約1-35％來轉化的羥基，其特征在于羥基數(shù)約為5-180。
《汽油機防積炭添加劑》(申請人貢建政；專利申請?zhí)?5112728；專利公告號1148084)公開報道一種汽油機防積炭添加劑，其組分和含量為有機胺9-11，脂肪酸3-6，醇類8-12，溶纖劑8-12，稀土鹽8-12，乳化劑2-4，烴類42-62。
《高效柴油添加劑及其制造方法》(申請人中國人民解放軍第九七0二工廠；專利申請?zhí)?8106101；專利公告號1033393)報道了一種高效柴油添加劑由20-65％環(huán)烷酸鋅、23-52％的環(huán)烷酸錳、5-18％的環(huán)烷酸鐵和7-20％的環(huán)烷酸鈷混合攪拌均勻而成。每500kg柴油中加入1公斤高效柴油添加劑，節(jié)油率達10％以上，同時可降低尾氣煙度。
美國專利US4659337(專利申請?zhí)朥S1986000821727)報道一種發(fā)動機燃料添加劑，它能控制辛烷值，控制降低烴、一氧化碳排放和清潔汽化器性能。該添加劑是馬來酐、聚醚多胺(最好是聚醚二胺)，和n-烷基——亞烴基二胺的反應產(chǎn)物。
蘇聯(lián)聯(lián)邦專利RU2102437C1(專利申請?zhí)? RU1996000113312)報道了一種添加劑，它含有機錳化合物(含0.03-0.6的錳)和甲醇及含50-85％甲基特丁基醚和15-50％叔丁基醇的醚化產(chǎn)品。增加無鉛抗爆汽油的量、降低CO排放。
美國專利US5931977(專利申請?zhí)朥S1997000971411)報道了一種柴油添加劑，它含有30-55％醇，25-35％酮，3-10％硅化物(含有3-5個C原子，9-18個H原子，3-5個氧原子)。該添加劑能增加功率，減少排放，降低污染。
然而，現(xiàn)有技術中的這些添加劑或者成分眾多、制造工藝復雜，或者不能同時用于柴油和汽油，或者成本昂貴，因此，本領域迫切需要開發(fā)新的組份簡單、成本低廉、和/或制造工藝簡便的環(huán)保節(jié)能的燃油添加劑。此外，本領域還需要開發(fā)無毒、安全的燃油添加劑。
在本發(fā)明第一方面，提供了一種燃油添加劑，它含有30-60重量份數(shù)C6-C18碳醇，所述碳醇的平均粒徑為0.2-1.5微米；40-80重量份數(shù)的抗氧化劑和表面活性劑；0.05-1重量份數(shù)的氨水。
較佳地，所述的碳醇為C12-16碳醇。更佳地，所述的碳醇為C12-C14碳醇。
在一優(yōu)選例中，所述的抗氧化劑是硬脂酸，所述的表面活性劑是硬脂酸。
在另一優(yōu)選例中，所述的碳醇的平均粒徑為0.5-1.0微米。
在一優(yōu)選例中，所述的燃油添加劑為固體形式。在另一優(yōu)選例中，所述的燃油添加劑為乳劑，且還含有20-50重量份數(shù)的選自下組的溶劑甘油、烴類溶劑、和它們的組合。
在本發(fā)明的另一方面，提供了一種制備燃油添加劑的方法，它包括步驟(1)對C6-C18碳醇進行低溫研磨，形成平均粒徑為0.2-1.5微米的亞納米碳醇；(2)將30-60重量份數(shù)步驟(1)中制得的C6-C18亞納米碳醇與40-80重量份數(shù)的抗氧化劑和表面活性劑，0.05-1重量份數(shù)的氨水混合，形成混合物；(3)在100-200℃下加溫步驟(2)中制得的混合物30-90分鐘；(4)冷卻步驟(3)中的混合物，制得燃油添加劑。
較佳地，該方法還包括步驟在步驟(2)之前，對研磨的亞納米碳醇進行分級處理，以獲得平均粒徑為0.5-1.0微米的碳醇；和(5)對步驟(4)的燃油添加劑進行固化成型。
在一優(yōu)選例中，所述的碳醇為C12-C16碳醇，所述的低溫研磨是在-50℃至0℃進行，所述的加溫步驟是在120-170℃進行50-70分鐘。
如本文所用，“碳基”指基于含碳材料，例如烴、含有碳原子的醇、酯和酸等。
適用于本發(fā)明的碳醇指含有碳鏈的醇，其中包括一元醇、也包括多元醇、或它們的混合物。碳醇還包括飽和醇、不飽和醇、以及它們的混合物。
一類合適的原料是C6-C18碳醇。代表性的碳醇例子包括C6H13OH、C7H15OH、C8H17OH、C9H19OH、C10H21OH、C11H23OH、C12H25OH、C14H29OH、C15H31OH、C16H33OH等及其混合物。以C12H25OH和C14H29OH為例，它們是已知的用于牙膏的發(fā)泡劑。
本發(fā)明的燃油添加劑的具有優(yōu)良的節(jié)能環(huán)保作用，其工作原理如下由于在碳醇里游離碳的作用下，產(chǎn)生陰離子和非離子使得燃油中(汽油、柴油)分子與分子之間的結合團變松離，或者是由大分子團變?yōu)樾》肿訄F(這類似于氟氯烴進入臭氧層所發(fā)生的反應，一個氟氯烴可破壞十萬個臭氧，并將其變?yōu)檠鯕?。所以加了添加劑后，燃油中的分子與氧氣的接觸面增大，燃油的燃燒值提高，從而提高了引擎的功率，達到了節(jié)能環(huán)保的目的。
此外，在本發(fā)明的燃油添加劑中采用了抗氧化劑和表面活性材料(例如硬脂酸)，這樣，在燃油過程中能把原有在引擎里的積碳軟化或者重新燃燒排出。因此，使用加了添加劑的燃油駕駛100公里以后，引擎里的積碳基本消失，從而延長了引擎使用壽命。
本發(fā)明亞納米碳基燃油節(jié)能添加劑的制備方法通常包括以下步驟(1)亞納米處理該步驟是對C6-C18碳醇進行低溫研磨，從而形成平均粒徑為0.2-1.5微米的亞納米碳醇。該步驟可用本領域已知的各種亞納米或納米研磨技術進行。研磨方式可以是間歇式，也可以是連續(xù)式的。在研磨溫度通常為0℃以下，例如-50℃至0℃，較佳地為-40℃至-5℃。研磨時間沒有特別規(guī)定，并且隨著所用的研磨方法和研磨設備不同而有所變化，但只要研磨后的碳醇平均粒徑為0.2-1.5微米即可。
亞納米處理后獲得的亞納米碳醇，可以直接用于下一步驟。然而，較佳地可對研磨后的亞納米碳醇進行分級處理。分級可用本領域的常規(guī)方法進行。一種常用的分級方法是利用一定孔徑的篩網(wǎng)。篩網(wǎng)的孔徑通常為0.5微米-2微米。在一個實施例中，使用孔徑為1微米的篩網(wǎng)。經(jīng)過分級處理，獲得的亞納米碳醇的大小更為均一。此外，被分離出的尺寸較大的碳醇可以被再次研磨，實現(xiàn)循環(huán)利用。
(2)配料取30-60重量份數(shù)經(jīng)亞納米處理后平均粒徑為0.2-1.5微米(更佳地0.5-1.0微米)的碳醇，與40-80重量份數(shù)的抗氧化劑和表面活性劑，0.05-1重量份數(shù)的氨水混合，形成混合物。
本領域常用的各種抗氧化劑和表面活性劑基本上都可用于本發(fā)明的燃油添加劑中，只要它們基本上無毒、且對亞納米碳醇無負面影響。一種既作為抗氧化劑，又作為表面活性劑的物質是硬脂酸。硬脂酸不僅可以起到防止亞納米碳醇氧化的作用，又可調(diào)節(jié)亞納米碳醇的表面活性，使其能更充分地與燃油(例如汽油和柴油)混合。硬脂酸的用量碳醇為40-80重量份數(shù)，較佳地50-75重量份數(shù)。
在配料中加入的少量氨水起到催化作用。氨水的用量通常為0.05-1重量份數(shù)，較佳地為0.2-0.8重量份數(shù)。
(3)加溫處理在配料步驟之后，對獲得了混合物進行加溫處理。加溫處理通常是在正常氣氛下，在100-200℃(較佳地120-170℃))下，加熱30-90分鐘(較佳地50-70分鐘)。當然，也可在惰性氣氛中進行加溫處理。
加溫步驟的作用是使碳醇中的部分醇組份揮發(fā)(蒸發(fā))掉，并使硬脂酸起保護亞納米碳顆粒以防止氧化。
(4)冷卻加溫處理后，冷卻混合物，即可制得燃油添加劑。
當然，還可對獲得的燃油添加劑進行固化成型處理，以獲得固體形式的產(chǎn)品。
此外，也可加入溶劑，以獲得乳劑形式的產(chǎn)品。用于制造乳劑的合適溶劑包括(但并不限于)選自下組的溶劑甘油、烴類溶劑、和它們的組合。溶劑的用量通常為20-50重量份數(shù)。
使用時，通常按1升燃油加入0.1-0.5克，較佳地0.2-0.3克本發(fā)明的燃油添加劑。當然，稍多加入些添加劑通常并不會產(chǎn)生負面影響，只是導致成本上升而已。
本發(fā)明的燃油添加劑具有以下優(yōu)點(1)成本低；目前，本發(fā)明產(chǎn)品已經(jīng)達到的經(jīng)濟指標是每克燃油添加劑溶解5升汽油或柴油，實驗室里每克本為0.30元，所產(chǎn)生的節(jié)能經(jīng)濟效益1.00元左右，消費者使用后凈利潤為0.70元。成本只有國外同類產(chǎn)品的1/3價格。
(2)技術指標優(yōu)異；引擎功率和扭矩力嗇5％-10％，節(jié)能6％-15％，廢氣各項指標下降2％以上，經(jīng)過一段時間使用后引擎里原有積碳基本消失，使用了添加劑后引擎工作時發(fā)出的聲音變輕，由引擎而引發(fā)的故障明顯減少。
與國外同類產(chǎn)品相比，本產(chǎn)品提高了燃燒值且汽車散熱水溫不變。
(3)安全無毒；(4)配方簡單；(5)通用性強，可用于柴油和汽油。
下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件中所述的條件，或按照制造廠商所建議的條件。除非另外說明，所有的百分比和份數(shù)按重量計。
實施例1燃油添加劑1取1000克C12-C14碳醇，在-5℃條件下低溫研磨至平均粒徑約為0.6微米，然后通過孔徑為1微米的篩網(wǎng)進行分級。將粒徑為1微米之下的碳醇按表1中所述的比例與硬脂酸、氨水混合。混合均勻的混合物在130℃加溫約50分鐘。然后冷卻成型，制成2克/粒的固體形式。
實施例2燃油添加劑2取1000克C12-C16碳醇，在-5℃條件下低溫研磨至平均粒徑約為0.5微米，然后通過孔徑為1微米的篩網(wǎng)進行分級。將粒徑為1微米之下的碳醇按表1中所述的比例與硬脂酸、氨水混合?；旌暇鶆虻幕旌衔镌?20℃加溫約70分鐘。然后冷卻成型，制成3克/粒的固體形式。
實施例3燃油添加劑3取1000克C8-C12碳醇，在-5℃條件下低溫研磨至平均粒徑約為0.7微米，然后通過孔徑為1.5微米的篩網(wǎng)進行分級。將粒徑為1.5微米之下的碳醇按表1中所述的比例與硬脂酸、氨水混合?；旌暇鶆虻幕旌衔镌?40℃加溫約50分鐘。然后冷卻成型，制成2克/粒的固體形式。
實施例4燃油添加劑4取1000克C12-C14碳醇，在-10℃條件下低溫研磨至平均粒徑約為0.6微米，然后通過孔徑為1微米的篩網(wǎng)進行分級。將粒徑為1.5微米之下的碳醇按表1中所述的比例與硬脂酸、氨水混合?；旌暇鶆虻幕旌衔镌?40℃加溫約50分鐘。然后冷卻成型，制成2克/粒的固體形式。
實施例5燃油添加劑5取1000克C12-C14碳醇，在-10℃條件下低溫研磨至平均粒徑約為0.6微米，然后通過孔徑為1微米的篩網(wǎng)進行分級。將粒徑為1.5微米之下的碳醇按表1中所述的比例與硬脂酸、氨水混合。混合均勻的混合物在140℃加溫約50分鐘。然后冷卻，加入適量甘油，制成乳劑形式。
表 1
實施例6性能測試按100升汽油中加入10粒(共2克)實施例4中制得的燃油添加劑4。委托上海市環(huán)保產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗總站進行檢測。檢測結果如表2所示。
表 2
注(1)檢測用車為桑塔納轎車，行駛里程為160000公里。
(2)檢測工況為ASM25/25(3)檢測用儀器為HC-1型環(huán)境參數(shù)檢測儀和美國野馬底盤測功機及尾氣分析檢測儀等。
實施例7安全性檢測對實施例1-5獲得的燃油添加劑進行了小鼠急性毒性試驗、家兔眼刺激性試驗，和豚鼠皮膚致敏試驗。
結果表明，小鼠急性毒性試驗中經(jīng)口的LD50值均大于5000毫克/千克，是無毒的；而且對眼無刺激性，對皮膚無致敏性。符合DB31/121-93《日用工業(yè)產(chǎn)品安全衛(wèi)生質量通用技術要求》。
權利要求
1.一種燃油添加劑，其特征在于，它含有30-60重量份數(shù)C6-C18碳醇，所述碳醇的平均粒徑為0.2-1.5微米；40-80重量份數(shù)的抗氧化劑和表面活性劑；0.05-1重量份數(shù)的氨水。
2.如權利要求1所述的燃油添加劑，其特征在于，所述的碳醇為C12-16碳醇。
3.如權利要求2所述的燃油添加劑，其特征在于，所述的碳醇為C12-C14碳醇。
4.如權利要求1所述的燃油添加劑，其特征在于，所述的抗氧化劑是硬脂酸，所述的表面活性劑是硬脂酸。
5.如權利要求1所述的燃油添加劑，其特征在于，所述的碳醇的平均粒徑為0.5-1.0微米。
6.如權利要求1所述的燃油添加劑，其特征在于，所述的燃油添加劑為固體形式。
7.如權利要求1所述的燃油添加劑，其特征在于，所述的燃油添加劑為乳劑，且還含有20-50重量份數(shù)的選自下組的溶劑甘油、烴類溶劑、和它們的組合。
8.一種制備燃油添加劑的方法，其特征在于，它包括步驟(1)對C6-C18碳醇進行低溫研磨，形成平均粒徑為0.2-1.5微米的亞納米碳醇；(2)將30-60重量份數(shù)步驟(1)中制得的C6-C18亞納米碳醇與40-80重量份數(shù)的抗氧化劑和表面活性劑，0.05-1重量份數(shù)的氨水混合，形成混合物；(3)在100-200℃下加溫步驟(2)中制得的混合物30-90分鐘；(4)冷卻步驟(3)中的混合物，制得燃油添加劑。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，還包括步驟在步驟(2)之前，對研磨的亞納米碳醇進行分級處理，以獲得平均粒徑為0.5-1.0微米的碳醇；和(5)對步驟(4)的燃油添加劑進行固化成型。
10.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述的碳醇為C12-C16碳醇，所述的低溫研磨是在-50℃至0℃進行，所述的加溫步驟是在120-170℃進行50-70分鐘。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種燃油添加劑,它含有:30－60重量份數(shù)C6－C18碳醇,所述碳醇的平均粒徑為0.2－1.5微米;40－80重量份數(shù)的抗氧化劑和表面活性劑;0.05－1重量份數(shù)的氨水。本發(fā)明還提供了所述燃油添加劑的制造方法。本發(fā)明的燃油添加劑具有(1)成本低;(2)技術指標優(yōu)異;(3)安全無毒;(4)配方簡單;(5)通用性強,可用于柴油和汽油等優(yōu)點。
文檔編號C10L1/18GK1380377SQ01105950
公開日2002年11月20日 申請日期2001年4月11日 優(yōu)先權日2001年4月11日
發(fā)明者范歐文, 沈伯安, 符樹鳴 申請人:范歐文